El agua más caliente de la Tierra

Catherine Brahic
New Scientist
Traducción de Ciencia Kanija
04/08/08


Ni siquiera Julio Verne pudo prever esto. En las profundidades del Océano Atlántico, la geoquímica Andrea Koschinsky ha encontrado algo verdaderamente extraordinario: “Es agua”, dice, “pero no como la conocemos”.

Aproximadamente a tres kilómetros bajo la superficie, situada encima de lo que podría ser una enorme burbuja de magma, está el agua más caliente jamás encontrada en la Tierra. El fluido está en un estado “supercrítico” que nunca antes se había visto en la naturaleza.

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Los fluidos se expulsan a través de dos fumarolas negras conocidas como Two Boats y Sisters Peak.

Koschinsky, de la Universidad Jacobs en Bremen, Alemania, dice que es algo entre un gas y un líquido. Cree que podría ofrecer una primera visión de cómo los minerales y nutrientes esenciales como el oro, cobre y hierro se filtran fuera de las entrañas de la Tierra y se liberan en el océano.

Los líquidos hierven y se evaporan cuando aumenta la temperatura y la presión. Pero coloca ambos factores más allá de un punto crítico y sucede algo extraño: las fases de gas y líquido se fusionan en un fluido supercrítico. Para el agua, este fluido es más denso que el vapor, pero más ligero que el agua líquida.

”Burbuja” caliente

Tanto el agua como el agua marina han sido empujadas más allá de este punto crítico en el laboratorio, pero hasta que Koschinsky y sus colegas navegaron al sur de ecuador atlántico en 2006, nadie había visto los fluidos supercríticos en la naturaleza. Los geoquímicos sospecharon que si los encontraban en algún sitio, ese sería en las profundísimas fumarolas hidrotermales.

En 2005, un equipo de científicos incluyendo a Koschinsky visitó los 5 grados sur, como parte de un proyecto de investigación de seis años para estudiar el extremo sur de la Dorsal Atlántica. Allí descubrieron un nuevo conjunto de fumarolas, las cuales se volvieron a visitar en 2006 y 2007, bajando un termómetro cada vez.

Los modelos por ordenador sugieren que el fluido que sale de estas fumarolas negras inicialmente se filtra en las grietas de alrededor del lecho marino, gradualmente yendo cada vez más abajo y calentándose conforme se aproximan al magma de la Tierra. Finalmente, a 407 °C y 300 bares de presión, el agua se hace supercrítica.

Debido a que el agua supercrítica es mucho menos densa que el agua líquida, sale disparada del lecho marino como una burbuja y se vierte al océanos a través de las fumarolas.

Alimentando la vida

Desde su primera visita en 2005, el equipo encontró temperaturas en las fumarolas que era de al menos 407 °C, e incluso alcanzaron los 464 °C durante periodos de 20 segundos.

El agua supercrítica filtra metales y otros elementos de las rocas de forma mucho más eficiente que el agua líquida o el vapor. Oro, cobre, hierro, manganeso y azufre y muchos más son llevados fuera del interior de la Tierra cuando el agua es expulsada por las fumarolas negras.

Algunos, como el azufre, proporcionan energía a los organismos localmente adaptados, los cuales no tienen luz para alimentar una cadena alimenticia. El manganeso se usa de forma similar como fuente de energía por los microbios más arriba en la columna de agua. El hierro es esencial para el crecimiento del fitopláncton.

Koschinsky estima que hasta la mitad del manganeso y una décima parte del hierro encontrado en los océanos podría proceder de las fumarolas. Pero debido a que los fluidos supercríticos nunca han sido observados en la naturaleza, realmente se sabe muy poco sobre cómo sucede esto.

Fundir el equipo

“Hemos realizado una enrome mejora en nuestros modelos de circulación de fluidos y transferencia de masa y calor”, dice Margaret Tivey, geoquíomica en el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI) en Massachusetts.

Debido a las condiciones extremas, los modelos por ordenador son la única forma de comprender los procesos que arrastran los elementos fuera del lecho marino en las fumarolas. “Aún no es posible taladrar fumarolas activas”, explica Koschinsky. “Las temperaturas son tan altas, que gran parte del equipo de perforación se fundiría y quedaría unido sin funcionar más”. Los datos de las nuevas fumarolas serán de un valor incalculable en la comprobación de los modelos.

“Los hallazgos son significativos”, dice Dan Fornari, también de WHOI. “La alta temperatura de las fumarolas es especialmente interesante dado que esta [dorsal oceánica] no se expande muy rápidamente”.

La del Pacífico se expande más rápidamente que la del Atlántico, llevando el magma más cerca del lecho marino. Por esta razón, los geoquímicos esperan encontrar agua marina supercrítica allí también. “Por lo que se puede presumir que esta porción sur de la Dorsal Atlántica está en una fase muy magmática y ha estado así durante unos años”, añade Fornari.

Seco como una galleta

En el Pacífico, las fumarolas tienden a enfriarse tras un año o así, pero es probable que Two Boats y Sisters Peak hayan estado activas desde que un terremoto sacudió la región en 2002. “El cuerpo de magma subyacente es probablemente enorme”, dice Koschinsky.

Ella y su colega Colin Devey de la Universidad de Kiel en Alemania no están tan seguros. “La explicación podría ser que hay una gran cantidad de magma, pero tras unos pocos años más de altas temperaturas, se alcanza el punto en el que es avergonzante la cantidad de magma necesaria para mantenerlos durante ese tiempo”.

Cree que las temperaturas durante tanto tiempo podrían indicar algo más fundamental. El hecho de que las fumarolas se enfría mucho más rápido en el Pacífico podría indicar que la corteza está mucho más empapada que la del Atlántico, donde podría estar “seca como una galleta”.

“Si esto resulta ser así, entonces tendremos que apuntar algunos detalles muy importantes”, dice Devey.