Una investigación publicada en Science Advances identificó señales químicas compatibles con el intercambio de materiales entre el núcleo y el manto terrestre durante miles de millones de años. Las simulaciones utilizaron inteligencia artificial y mecánica cuántica.
El núcleo metálico de la Tierra podría estar transfiriendo hidrógeno hacia el manto desde hace miles de millones de años, según una investigación publicada el 9 de octubre de 2026 en la revista científica Science Advances. El estudio plantea que determinadas características químicas encontradas en rocas volcánicas podrían revelar un intercambio de materiales entre las capas más profundas del planeta, una posibilidad que modificaría la comprensión de cómo evolucionaron sus reservas internas de hidrógeno desde su formación.
La investigación, encabezada por Yu Zhang, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, utilizó simulaciones de mecánica cuántica aceleradas mediante aprendizaje automático para examinar el comportamiento de los isótopos de hidrógeno durante la solidificación del antiguo océano de magma terrestre.
Los resultados indican que ese proceso no explica por sí solo las concentraciones excepcionalmente bajas de deuterio detectadas en algunas rocas volcánicas. Los investigadores consideran que una posible explicación es el ingreso de hidrógeno procedente del núcleo hacia las regiones profundas del manto.
La hipótesis no implica que se haya observado directamente una fuga desde el centro terrestre ni que exista agua líquida escapando hacia la superficie.
Un extraño desequilibrio químico en las rocas volcánicas
El punto de partida de la investigación fue una anomalía identificada en basaltos de determinadas islas oceánicas, especialmente en lugares como Islandia y la isla de Baffin, en el Ártico canadiense.
Estas rocas se forman a partir de materiales fundidos procedentes del interior terrestre y pueden conservar señales químicas relacionadas con procesos geológicos muy antiguos.
En algunos de estos basaltos, los científicos han detectado proporciones de deuterio considerablemente inferiores a las habituales en otros materiales del manto.
El deuterio es un isótopo estable del hidrógeno que contiene un protón y un neutrón en su núcleo, mientras que el hidrógeno más abundante posee solamente un protón.
Aunque ambos participan en procesos químicos similares, sus diferencias de masa permiten utilizarlos para reconstruir la historia de materiales y fluidos.
Los investigadores estudian especialmente la relación entre deuterio e hidrógeno ligero, conocida como D/H, porque puede revelar procesos de separación, mezcla e intercambio entre diferentes reservorios terrestres.
La pregunta central era determinar por qué algunas rocas volcánicas presentan una señal isotópica tan distinta del resto del manto y si esa característica podía haberse originado durante la formación del planeta.
El antiguo océano de magma no explicaría las anomalías
Hace aproximadamente 4.500 millones de años, durante las primeras etapas de formación de la Tierra, el planeta experimentó temperaturas extremas que favorecieron la existencia de enormes cantidades de roca fundida.
En ese período, los materiales más densos, especialmente los metales ricos en hierro, se concentraron progresivamente hacia el interior y dieron origen al núcleo terrestre.
Los materiales rocosos menos densos quedaron distribuidos principalmente en el manto.
Con el enfriamiento del planeta, el océano de magma comenzó a cristalizar y formar minerales capaces de incorporar distintas cantidades de hidrógeno.
Una de las explicaciones propuestas para las anomalías actuales sostenía que ese proceso podría haber separado los isótopos de hidrógeno de manera desigual, dejando determinadas regiones profundas con una proporción especialmente baja de deuterio.
Para evaluar esa posibilidad, el equipo científico simuló el comportamiento isotópico durante la cristalización de minerales como bridgmanita, ringwoodita y wadsleyita, relevantes para comprender las condiciones del interior terrestre.
Los cálculos mostraron que las diferencias en la incorporación de deuterio entre los minerales y el material fundido eran relativamente pequeñas.
En consecuencia, la solidificación del antiguo océano de magma habría producido un manto primitivo con una distribución de isótopos de hidrógeno bastante uniforme.
Ese resultado debilita la hipótesis de que las anomalías extremas observadas actualmente se originaron únicamente durante la cristalización inicial del planeta.
El núcleo terrestre aparece como una posible fuente de hidrógeno
La explicación alternativa examinada por los investigadores considera que el núcleo pudo conservar una importante cantidad de hidrógeno ligero desde las primeras etapas de formación terrestre.
Durante la diferenciación del planeta, cuando los materiales metálicos se separaron de los silicatos, parte del hidrógeno pudo incorporarse al interior rico en hierro.
Investigaciones anteriores habían planteado que este proceso favoreció la acumulación de hidrógeno relativamente pobre en deuterio dentro del núcleo.
Si una fracción de ese material consiguió atravesar posteriormente el límite entre el núcleo y el manto, podría haber modificado la composición isotópica de determinadas regiones profundas.
La frontera entre ambas capas se encuentra aproximadamente a 2.900 kilómetros bajo la superficie.
En esa zona, el núcleo externo está compuesto principalmente por una aleación metálica líquida, mientras que el manto inferior está formado por materiales rocosos sometidos a presiones y temperaturas extraordinarias.
El nuevo estudio propone que el intercambio de componentes volátiles podría haber ocurrido durante una parte prolongada de la historia geológica del planeta.
Sin embargo, todavía no se conoce con precisión qué mecanismos físicos y químicos permitirían transportar selectivamente esos materiales a través de la frontera entre ambos reservorios.
El helio-3 aporta otra pista sobre el interior profundo
La hipótesis del intercambio entre núcleo y manto también encuentra respaldo indirecto en el comportamiento de otros elementos presentes en rocas volcánicas.
Uno de ellos es el helio, particularmente la relación entre sus isótopos helio-3 y helio-4.
El helio-3 es un isótopo primordial que puede conservar información relacionada con materiales presentes desde las primeras etapas de formación terrestre.
El helio-4, en cambio, se genera principalmente mediante procesos de desintegración radiactiva dentro del planeta.
Algunas rocas volcánicas presentan relaciones helio-3/helio-4 excepcionalmente elevadas, una característica que ha sido utilizada para investigar la existencia de reservorios profundos que conservaron materiales antiguos.
Los investigadores observaron que estas señales son compatibles con la presencia de componentes procedentes del núcleo en determinadas regiones del manto.
Otros estudios también han identificado anomalías isotópicas de elementos como el tungsteno, utilizadas para investigar posibles intercambios entre el núcleo y las capas rocosas.
La combinación de estos indicadores fortalece la interpretación de que ciertos materiales volcánicos podrían contener señales de procesos ocurridos a enormes profundidades.
Sin embargo, ninguna de estas evidencias demuestra por sí sola que el núcleo esté liberando hidrógeno actualmente.
La inteligencia artificial permitió simular condiciones extremas
Uno de los aspectos tecnológicos más relevantes del trabajo fue la combinación de cálculos de mecánica cuántica con herramientas de aprendizaje automático.
Estudiar directamente el comportamiento de los materiales a miles de kilómetros de profundidad presenta dificultades enormes debido a las presiones y temperaturas del interior terrestre.
Las simulaciones basadas en principios físicos permiten investigar las interacciones entre átomos y evaluar cómo podrían comportarse diferentes sustancias bajo esas condiciones.
En este caso, los investigadores utilizaron técnicas de dinámica molecular que incorporan efectos cuánticos nucleares, aceleradas mediante aprendizaje automático.
Estas herramientas permitieron estimar cómo se distribuyen los isótopos de hidrógeno entre minerales y materiales fundidos durante la cristalización del océano de magma.
Posteriormente, los resultados fueron incorporados a un modelo de evolución del manto primitivo para estudiar si podían reproducir las características isotópicas observadas en rocas actuales.
El resultado fue consistente bajo diferentes condiciones consideradas en los modelos: la cristalización generaba variaciones demasiado pequeñas para explicar las anomalías más pronunciadas.
La investigación demuestra así el potencial de las herramientas computacionales avanzadas para examinar procesos geológicos que no pueden observarse directamente.
No obstante, los resultados siguen dependiendo de las hipótesis físicas, las condiciones iniciales y las aproximaciones incorporadas a los modelos.
¿Significa que la Tierra está perdiendo agua desde su núcleo?
Aunque el trabajo científico utiliza el concepto de transferencia de agua desde el núcleo, existe una diferencia importante entre el transporte de hidrógeno y la salida de agua líquida.
En las condiciones extremas del interior terrestre, el hidrógeno puede encontrarse incorporado en materiales metálicos, minerales u otras estructuras químicas.
Por lo tanto, la hipótesis no describe ríos subterráneos ni depósitos de agua líquida escapando desde el centro del planeta.
Lo que plantea es la posible transferencia de componentes ricos en hidrógeno desde el núcleo hacia el manto, capaces de modificar la composición química e isotópica de determinadas rocas.
El estudio tampoco cuantifica cuánto hidrógeno habría atravesado esa frontera durante la historia terrestre ni establece una velocidad de transferencia actual.
Estas limitaciones son fundamentales para interpretar el verdadero alcance del hallazgo.
La investigación publicada en Science Advances aporta evidencia teórica que favorece una explicación sobre otras, pero todavía no constituye una demostración directa del intercambio propuesto.
Un descubrimiento que podría cambiar la historia del agua terrestre
Comprender dónde se encuentra el hidrógeno y cómo se distribuyó durante la formación de la Tierra es fundamental para reconstruir el origen y la evolución del agua del planeta.
Durante décadas, una parte importante de la investigación se ha concentrado en determinar qué materiales aportaron agua a la Tierra primitiva y cuánto hidrógeno pudo quedar almacenado en sus regiones internas.
El nuevo estudio incorpora otra pregunta: si el núcleo ha funcionado como un reservorio de hidrógeno desde la formación terrestre, ¿qué proporción de ese material pudo regresar posteriormente al manto?
Resolver esta interrogante permitiría comprender mejor la relación entre la evolución química del interior terrestre, los procesos volcánicos y la composición de las rocas que alcanzan la superficie.
También ayudaría a determinar hasta qué punto el núcleo y el manto han permanecido aislados o han intercambiado elementos durante miles de millones de años.
Para avanzar será necesario desarrollar nuevas investigaciones experimentales, análisis isotópicos y modelos capaces de identificar los mecanismos responsables del posible transporte de materiales.
La principal conclusión es que el núcleo terrestre podría ser químicamente menos aislado de lo que se suponía. Las rocas volcánicas ofrecen pistas de ese intercambio, pero demostrar cómo ocurre y cuánto hidrógeno ha transferido continúa siendo uno de los desafíos abiertos de la geociencia.
REDIMIN Responde
¿Qué sugiere la investigación sobre el intercambio de materiales entre el núcleo y el manto terrestre?
La investigación sugiere que podría haber un intercambio de hidrógeno entre el núcleo y el manto terrestre desde hace miles de millones de años. Esto se basa en señales químicas encontradas en rocas volcánicas que podrían indicar un intercambio de materiales entre las capas más profundas del planeta.
¿Qué técnicas utilizaron los investigadores para estudiar el comportamiento de los isótopos de hidrógeno?
Los investigadores utilizaron simulaciones de mecánica cuántica aceleradas mediante aprendizaje automático para examinar el comportamiento de los isótopos de hidrógeno. Estas técnicas permitieron evaluar cómo se comportan los isótopos durante la solidificación del antiguo océano de magma terrestre.
¿Qué anomalía química se encontró en las rocas volcánicas y dónde?
Se encontró una anomalía en las proporciones de deuterio en basaltos de determinadas islas oceánicas, como Islandia y la isla de Baffin en el Ártico canadiense. Estas rocas presentan proporciones de deuterio considerablemente inferiores a las habituales en otros materiales del manto.
¿Qué hipótesis alternativa se propone sobre la fuente de hidrógeno en el manto?
La hipótesis alternativa propone que el núcleo terrestre pudo haber conservado una cantidad significativa de hidrógeno ligero desde las primeras etapas de formación del planeta. Este hidrógeno podría haber atravesado el límite entre el núcleo y el manto, modificando la composición isotópica de ciertas regiones profundas.
¿Qué papel juega el helio-3 en la investigación sobre el intercambio entre el núcleo y el manto?
El helio-3, un isótopo primordial, se utiliza para investigar la existencia de reservorios profundos que conservaron materiales antiguos. Las relaciones elevadas de helio-3/helio-4 en algunas rocas volcánicas son compatibles con la presencia de componentes procedentes del núcleo en determinadas regiones del manto.