Científicos del Instituto de Ciencias de Tokyo obtuvieron las primeras pruebas experimentales de que el hidruro de hierro entra en fase superiónica bajo condiciones de ultra alta presión y temperatura. El descubrimiento ofrece una respuesta concreta a dos enigmas históricos sobre el comportamiento de las ondas sísmicas en el centro del planeta.
Un equipo de geólogos de la universidad Science Tokyo logró recrear en laboratorio las condiciones del interior profundo de la Tierra, demostrando experimentalmente un estado inusual de la materia que hasta ahora solo se respaldaba en simulaciones teóricas. La investigación, publicada en la revista Nature Geoscience, confirma que el hidruro de hierro adopta una fase superiónica en el núcleo interno.
1590 Kelvin fue la temperatura de transición donde se detectó la anomalía de expansión térmica.
50 a 110 GPa de presión fueron aplicados en las pruebas con celdas de yunque de diamante y láser.
0,1 micrómetros cada 10.000 años es la tasa de migración estimada para el hidrógeno dentro del cristal.
El estado superiónico actúa como una fase híbrida entre un sólido y un líquido. En esta estructura, la red o armazón cristalino de hierro permanece fijo en posiciones sólidas, mientras que los átomos de hidrógeno ganan movilidad y se desplazan libremente a través de la matriz metálica.
Para comprobar el fenómeno, los investigadores comprimieron muestras de hidruro de hierro en una celda de yunque de diamante a presiones de hasta 110 gigapascales y temperaturas superiores a los 2000 K. Mediante difracción de rayos X de sincrotrón en tiempo real, identificaron una señal distintiva a los 1590 K que marcó la frontera exacta hacia el régimen superiónico.
Al proyectar los resultados hacia los rangos de presión del interior terrestre, los científicos concluyeron que la temperatura de transición queda por debajo de las estimaciones para el núcleo. Este comportamiento fisicoquímico explica dos anomalías geofísicas históricas: la baja velocidad registrada en las ondas sísmicas de cizallamiento y la anisotropía sísmica (la propagación de ondas a diferentes velocidades según la dirección).
En una segunda fase experimental aplicando voltaje constante, el equipo comprobó que la movilidad del hidrógeno es sumamente lenta a escala planetaria. La tasa de difusión calculada demuestra que el hidrógeno incorporado durante los procesos iniciales de formación de la Tierra permanece atrapado en el núcleo profundo, descartando su migración masiva hacia el manto a lo largo de la historia geológica.
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