Investigadores internacionales sintetizaron dos minerales capaces de retener hidrógeno bajo presiones extremas y temperaturas superiores a 2.100 °C. El hallazgo, publicado en Nature Geoscience, ofrece una posible explicación sobre dónde permanece almacenada parte del agua que existe en el interior profundo de la Tierra.
Un equipo internacional de científicos descubrió dos nuevos compuestos de hierro capaces de incorporar componentes del agua bajo las condiciones extremas del manto terrestre, a profundidades de miles de kilómetros y cerca del límite con el núcleo del planeta. La investigación, publicada el 8 de septiembre de 2026 en la revista Nature Geoscience, demuestra experimentalmente que estos materiales pueden formarse y mantenerse estables a temperaturas superiores a 2.100 °C, abriendo una nueva explicación sobre cómo el interior de la Tierra podría almacenar agua durante miles de millones de años.
El estudio fue desarrollado por investigadores de instituciones como la Universidad de Bayreuth, en Alemania; ETH de Zúrich, en Suiza; el Centro Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF), en Francia; y otros centros internacionales especializados en física de altas presiones y geociencias.
Los resultados son relevantes porque uno de los grandes interrogantes de la geología consiste en determinar dónde se encuentra el agua que pudo quedar atrapada durante la formación terrestre y cuánto de ese material continúa circulando por el interior del planeta.
Hasta ahora, los principales minerales conocidos del manto inferior presentaban una capacidad limitada para incorporar hidrógeno bajo las temperaturas características de esa región.
Dos nuevos compuestos podrían almacenar agua a miles de kilómetros de profundidad
Los científicos identificaron dos oxihidróxidos de hierro hasta ahora desconocidos, cuyas fórmulas químicas son Fe₅O₁₂Hₓ y Fe₇O₁₂Hₓ.
Estos compuestos contienen hierro, oxígeno e hidrógeno, elementos que pueden organizarse en estructuras cristalinas capaces de permanecer estables bajo condiciones extremas.
Su principal característica es la posibilidad de incorporar hidrógeno dentro de la estructura mineral, incluso en ambientes sometidos a presiones y temperaturas muy superiores a las existentes en la superficie.
La investigación se concentra en las condiciones del manto inferior, una región que se extiende aproximadamente desde los 660 hasta los 2.900 kilómetros de profundidad.
En su límite inferior comienza el núcleo externo, compuesto principalmente por hierro y níquel en estado líquido.
Los investigadores plantean que los nuevos minerales podrían concentrarse cerca de esa frontera debido a su elevada densidad.
Esta propiedad favorecería su acumulación en las regiones más profundas del manto, donde eventualmente podrían conservar hidrógeno durante períodos geológicos prolongados.
Sin embargo, el descubrimiento no significa que se haya encontrado directamente una acumulación de agua cerca del núcleo.
Los compuestos fueron sintetizados en laboratorio y todavía no se ha confirmado su presencia natural en esa región del planeta.
Cómo recrearon las condiciones del interior terrestre
Para obtener los nuevos materiales, los investigadores utilizaron dispositivos conocidos como celdas de yunque de diamante.
Estos instrumentos permiten comprimir muestras microscópicas entre dos diamantes, generando presiones extraordinariamente elevadas.
Las muestras fueron calentadas mediante láseres para reproducir condiciones semejantes a las existentes en el manto profundo.
Los experimentos alcanzaron presiones de entre 78 y 198 gigapascales, equivalentes aproximadamente a entre 770.000 y 1,95 millones de veces la presión atmosférica al nivel del mar.
Las temperaturas oscilaron entre 2.400 y 2.800 kelvin, aproximadamente entre 2.127 y 2.527 grados Celsius.
Bajo estas condiciones, los investigadores lograron sintetizar los dos nuevos compuestos de hierro.
Posteriormente, utilizaron radiación de rayos X de sincrotrón para analizar sus estructuras cristalinas y determinar cómo se organizaban sus componentes.
Parte fundamental de estos análisis se realizó en las instalaciones del ESRF, en Grenoble, Francia, donde haces de rayos X altamente concentrados permiten estudiar cristales de dimensiones microscópicas.
Los resultados mostraron estructuras hexagonales y una combinación de propiedades que permite considerar a estos materiales como posibles reservorios de hidrógeno en el interior terrestre.
Uno de los aspectos más llamativos fue que los compuestos se formaron no solamente a partir de mezclas enriquecidas en agua, sino también utilizando materiales que contenían cantidades extremadamente pequeñas de humedad.
Este comportamiento sugiere que concentraciones reducidas de hidrógeno pueden ser suficientes para estabilizar determinadas fases minerales con una elevada capacidad de almacenamiento.
Un mineral podría concentrar una cantidad considerable de hidrógeno
Los cálculos realizados por el equipo muestran que el compuesto Fe₅O₁₂Hₓ presenta una capacidad particularmente elevada para incorporar hidrógeno.
Para una composición con nueve átomos de hidrógeno por unidad de fórmula, el contenido estimado alcanza aproximadamente 1,7% de su masa.
Aunque pueda parecer una proporción pequeña, adquiere importancia al considerar el enorme volumen del manto terrestre.
Los autores plantean que, hipotéticamente, si este mineral representara alrededor del 1% del manto, podría almacenar una parte considerable del inventario de hidrógeno estimado para la Tierra silicatada.
Esta comparación constituye un cálculo de capacidad potencial, no una medición de la cantidad real de agua existente en el interior terrestre.
De hecho, los investigadores consideran poco probable que estos materiales se encuentren distribuidos uniformemente por todo el manto.
Su formación dependería de condiciones químicas específicas y posiblemente estaría restringida a regiones localizadas, especialmente cerca del límite entre el manto y el núcleo.
La presencia, abundancia y distribución real de estos minerales todavía deben establecerse mediante investigaciones adicionales.
El agua podría permanecer atrapada desde la formación del planeta
El descubrimiento también entrega una posible explicación sobre el destino del agua durante las primeras etapas de formación terrestre.
Hace aproximadamente 4.500 millones de años, la Tierra experimentó intensos procesos de calentamiento, diferenciación y fusión de materiales.
Durante parte de esta evolución, extensas regiones del planeta estuvieron cubiertas por océanos de magma.
A medida que estos materiales comenzaron a enfriarse y cristalizar, algunos elementos se concentraron progresivamente en los líquidos residuales.
Los investigadores consideran que en las últimas etapas de cristalización de un antiguo océano de magma situado sobre el núcleo pudieron acumularse hierro y componentes del agua.
Esta combinación habría proporcionado condiciones adecuadas para la formación de minerales semejantes a los sintetizados en laboratorio.
Debido a su elevada densidad, estos compuestos podrían haber permanecido en las regiones profundas del planeta, conservando parte del hidrógeno incorporado durante su formación.
La hipótesis resulta compatible con estudios geoquímicos de rocas volcánicas procedentes de Islandia y la isla de Baffin, en Canadá, que han sido interpretados como posibles evidencias de reservorios profundos de agua primordial.
No obstante, todavía no existe una conexión directa demostrada entre esas señales geoquímicas y los nuevos oxihidróxidos de hierro.
El movimiento de las placas tectónicas también podría transportar agua
Los científicos consideran que estos minerales no necesariamente almacenarían únicamente agua procedente de la formación terrestre.
También podrían incorporar componentes del agua que llegan al interior mediante los procesos de subducción.
Este fenómeno ocurre cuando una placa tectónica se introduce bajo otra y transporta materiales de la corteza hacia el manto.
Durante el descenso, algunos minerales liberan agua, mientras otros pueden conservar hidrógeno dentro de sus estructuras cristalinas.
Una parte de estos componentes podría alcanzar regiones profundas e incorporarse posteriormente a nuevas fases minerales.
De esta manera, los oxihidróxidos de hierro podrían participar en un ciclo que conecta el agua superficial con el manto inferior.
La posibilidad es relevante para comprender el destino del agua transportada por las placas oceánicas, incluido el proceso de subducción que ocurre frente a la costa chilena.
Sin embargo, los resultados no permiten determinar cuánto hidrógeno logra llegar hasta el límite del núcleo ni qué proporción permanece almacenada.
Los minerales podrían explicar anomalías sísmicas profundas
Otra implicancia del descubrimiento está relacionada con las señales sísmicas registradas en las regiones más profundas del manto.
Los geofísicos han identificado zonas cercanas al núcleo donde las ondas sísmicas se propagan a velocidades inusualmente bajas.
Estas estructuras, denominadas zonas de velocidad ultrabaja, representan un problema científico porque su composición y origen todavía no están completamente resueltos.
Los nuevos experimentos muestran que los oxihidróxidos pueden modificar la distribución del hierro entre los minerales del manto.
Durante su formación, estos compuestos extraen hierro de los silicatos circundantes, alterando su composición y potencialmente sus propiedades físicas.
Los investigadores proponen que acumulaciones densas de estos materiales podrían contribuir a explicar algunas de las anomalías detectadas mediante estudios sísmicos.
Esta interpretación ofrece una hipótesis mineralógica adicional, pero no demuestra que todas las zonas de velocidad ultrabaja tengan el mismo origen.
Qué relación podría existir con el volcanismo
La investigación también plantea una posible conexión entre los reservorios profundos de hidrógeno y determinados procesos volcánicos.
El agua influye en las propiedades de las rocas sometidas a temperaturas elevadas, particularmente en sus condiciones de fusión y deformación.
Si los nuevos compuestos se acumulan cerca del límite con el núcleo y posteriormente experimentan un calentamiento suficiente, podrían liberar parte de los componentes volátiles almacenados.
Estos materiales podrían incorporarse a masas de roca parcialmente fundidas y participar en procesos de ascenso del manto.
Los autores consideran que este mecanismo podría contribuir a conectar reservorios profundos con las denominadas plumas mantélicas, columnas de material caliente relacionadas con ciertos tipos de actividad volcánica.
No obstante, esta posibilidad todavía requiere confirmación.
Los experimentos demostraron estabilidad hasta aproximadamente 2.527 °C, pero no comprobaron directamente el comportamiento de estos compuestos bajo las temperaturas más elevadas estimadas en determinados sectores del límite entre el manto y el núcleo.
No se trata de océanos líquidos escondidos bajo la Tierra
Una distinción fundamental es que el estudio no descubrió agua líquida acumulada cerca del núcleo terrestre.
En este contexto, hablar de almacenamiento de agua significa que el hidrógeno se incorpora químicamente a la estructura de minerales sólidos.
Por lo tanto, el hallazgo no demuestra la existencia de un océano subterráneo convencional ni permite calcular cuántos kilómetros cúbicos de agua permanecen almacenados a esas profundidades.
La principal contribución del trabajo consiste en identificar materiales capaces de incorporar hidrógeno bajo condiciones que anteriormente se consideraban especialmente difíciles para la estabilidad de minerales hidratados.
Los próximos estudios deberán determinar si estos compuestos efectivamente existen en el manto, cuál es su distribución, cuánto hidrógeno contienen y cómo se comportan durante períodos de miles de millones de años.
También será necesario estudiar su estabilidad bajo temperaturas todavía mayores y mejorar las mediciones directas de su contenido de hidrógeno.
El descubrimiento abre una nueva posibilidad para comprender el ciclo profundo del agua terrestre: parte de los componentes que hoy asociamos con océanos y procesos superficiales podría permanecer almacenada en minerales ricos en hierro, a miles de kilómetros bajo nuestros pies.
Por ahora, la evidencia corresponde a resultados experimentales. Confirmar que estos compuestos forman reservorios naturales cerca del núcleo será el siguiente desafío para los investigadores.
REDIMIN Responde
¿Qué descubrieron los investigadores internacionales sobre minerales que retienen hidrógeno?
Descubrieron dos nuevos compuestos de hierro, Fe₅O₁₂Hₓ y Fe₇O₁₂Hₓ, capaces de incorporar hidrógeno bajo condiciones extremas del manto terrestre, a temperaturas superiores a 2.100 °C.
¿Cómo se sintetizaron los nuevos compuestos de hierro?
Se sintetizaron utilizando celdas de yunque de diamante para comprimir muestras microscópicas y láseres para calentar las muestras, alcanzando presiones de entre 78 y 198 gigapascales y temperaturas de entre 2.127 y 2.527 grados Celsius.
¿Cuál es la capacidad de almacenamiento de hidrógeno del compuesto Fe₅O₁₂Hₓ?
El compuesto Fe₅O₁₂Hₓ tiene una capacidad elevada para incorporar hidrógeno, estimándose que puede alcanzar aproximadamente 1,7% de su masa con nueve átomos de hidrógeno por unidad de fórmula.
¿Qué implicaciones tiene el descubrimiento sobre el agua en el interior de la Tierra?
El descubrimiento sugiere que el interior de la Tierra podría almacenar agua durante miles de millones de años, ofreciendo una posible explicación sobre el destino del agua desde la formación terrestre y su almacenamiento en el manto profundo.
¿Qué papel podrían jugar los nuevos minerales en el transporte de agua en el interior de la Tierra?
Los nuevos minerales podrían incorporar componentes del agua que llegan al interior mediante procesos de subducción, donde una placa tectónica se introduce bajo otra, transportando materiales de la corteza hacia el manto.
