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El agua de mar aporta hidrógeno y boro a las placas oceánicas que componen el fondo del mar, y parte de esta agua queda atrapada al descender las placas hacia el manto, hasta áreas llamadas zonas de subducción.

Los investigadores esperaban encontrar huellas isotópicas en el agua marina, sin embargo, en los volcanes de Manus, en el océano Pacífico, también descubrieron pruebas de agua de mar destilada, hace mucho tiempo, de una antigua placa -preservada desde hace mil millones de años.

Los datos indican que estas antiguos losas oceánicas pueden volver a la parte superior del manto en algunas áreas, y que las tasas de intercambio de hidrógeno en las profundidades de la Tierra no se ajusten a los experimentos. La investigación ha sido publicada en Nature Geoscience.

Según el coautor Erik Hauri, "el hidrógeno y el boro poseen isótopos ligeros e isótopos pesados -los isótopos son átomos del mismo elemento con diferente número de neutrones. Los volcanes de Manus desprenden una mezcla de isótopos ligeros y pesados que no se ha observado en ninguna otra parte; el manto de Manus parece contener agua destilada antigua, mezclada con agua de mar reciente".

La huella de la destilación es difícil de identificar

Cuando las placas oceánicas empapadas de agua marina descienden hacia el manto, los isótopos pesados del hidrógeno y el boro son destilados, dejando atrás los isótopos ligeros, pero estos elementos se secan y desaparecen, haciendo que la huella isotópica de la destilación sea difícil de identificar.

Sin embargo, este proceso parece haber sido conservado en la zona de estudio, por lo menos en un aspecto: los volcanes submarinos de Manus, en Papúa Nueva Guinea,entraron en erupción a 2.000 metros de profundidad, ya que la presión atrapó agua de las capas profunda en cristales volcánicos.

Por otro lado, los coautores Alison Shaw y Mark Behn, ambos ex investigadores de Carnegie, observaron otra característica única en los datos recopilados. Los experimentos de laboratorio mostraron tasas de difusión muy altas para los isótopos de hidrógeno, que se mueven a través del manto, como protones pequeños.

Esta difusión debió haber borrado, hace mucho tiempo, las diferencias entre los isótopos de hidrógeno observados en los volcanes de Manus. "Esto es lo que, normalmente, observamos en las dorsales oceánicas", comenta Hauri, "pero no es lo que encontramos en la cuenca de Manus. En su lugar, descubrimos una amplia gama de isótopos que indican que la difusión de hidrógeno en las profundidades de la Tierra no se corresponde con la observada en el laboratorio".

Estos hallazgos muestran que las aguas superficiales pueden ser arrastradas a las profundidades por las placas oceánicas, y ser preservadas durante mil millones de años. Además, también indican que las tasas de difusión de hidrógeno en la Tierra profunda parecen ser mucho más lentas que las que muestran los experimentos.

Por último, los resultados sugieren que estas losas antiguas, no sólo pueden volver a la parte superior del manto en áreas como la cuenca de Manus, sino que también pueden reaparecer en volcanes, como los de Hawaii, producidos por plumas del manto.

Estos hallazgos son importantes para comprender cómo el agua se transfiere y se conserva en el manto, y cómo se reciclan otros químicos en la superficie.