Un diamante ultra profundo revela cómo el agua llega al manto inferior

Un diamante de apenas tres milímetros, extraído en la región de Juína, en el estado brasileño de Mato Grosso, contiene una inclusión mineral sellada que aporta la primera evidencia directa de que la goethita —un mineral común en suelos y fondos oceánicos— puede resistir las condiciones extremas del manto inferior y transportar agua desde la superficie del planeta hasta profundidades de cerca de 1.250 kilómetros.

El hallazgo en el acelerador Sirius

El análisis se realizó en el acelerador de partículas Sirius, operado por el Laboratorio Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), dependiente del Centro Brasileño de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM) en Campinas, São Paulo. Los investigadores utilizaron las líneas de luz Mogno y Carnaúba durante la fase de puesta en marcha del equipamiento, antes de sus inauguraciones oficiales en 2023 y 2021, respectivamente. La investigación fue publicada en mayo de 2026 en la revista *Scientific Reports*.

Una inclusión mineral intacta

Mediante microtomografía de rayos X de alta resolución en la línea Mogno, los científicos generaron un mapa tridimensional de aproximadamente cien inclusiones minerales dentro del diamante. Luego, con espectroscopía de rayos X en la línea Carnaúba, identificaron la composición química de cada una. Una inclusión destacó por contener hidróxido de hierro, un compuesto inusual en el manto profundo, donde los minerales hidratados son escasos y las reacciones de oxidación poco favorecidas.

“Cuando los investigadores detectan hidróxidos de hierro, suelen descartar la inclusión suponiendo que una fractura microscópica permitió la entrada de aire y provocó la oxidación”, explica Carolina Camarda, candidata al doctorado en el laboratorio europeo XFEL de Alemania. “Pero la tomografía demostró que la inclusión estaba completamente sellada, sin conexión con el exterior, lo que nos impulsó a profundizar en su estudio.”

Goethita, hematita y magnetita bajo presión extrema

En la línea Ema de Sirius, mediante difracción de rayos X, los científicos identificaron con precisión tres minerales dentro de la cavidad sellada: goethita (FeOOH), hematita (Fe₂O₃) y magnetita (Fe₃O₄). Estos tres compuestos son habituales en la superficie terrestre, pero su coexistencia en una inclusión microscópica cerrada no puede explicarse por las condiciones térmicas y de presión propias de la corteza o el manto superior.

Hasta hace poco, se creía que la goethita no podía sobrevivir al proceso de subducción, ya que temperaturas superiores a 200 °C la transformarían rápidamente en hematita y agua. Sin embargo, el patrón de difracción observado coincidió estrechamente con los resultados de un experimento de compresión por choque realizado en 2021 en la Universidad de Sichuan, China, que mostró que la goethita resiste presiones de 35 a 57 gigapascales (GPa) —unas 500 veces la presión en la fosa oceánica más profunda— y temperaturas entre 877 y 1.827 °C. Esas condiciones corresponden al manto inferior, entre unos 900 y 1.250 kilómetros de profundidad.

Evidencia complementaria y rutas alternativas

Otro estudio independiente, liderado en 2021 por la Universidad de Bayreuth en Alemania y realizado con células de yunque de diamante —más representativas de las condiciones del manto que los experimentos de choque— también confirmó la estabilidad de la goethita bajo calor y presión similares. Aun así, algunos experimentos anteriores habían concluido que el mineral perdería su agua a profundidades menores, lo que sugiere que su supervivencia depende de factores locales como la temperatura y el entorno geológico específico.

Los autores proponen que la goethita puede descender más allá de los 400 kilómetros si queda protegida dentro de fracturas profundas de placas oceánicas relativamente frías. En esas condiciones, su descomposición en hematita y agua, o en magnetita, oxígeno y agua, podría producirse ya dentro del manto inferior, abriendo una vía posible para que el agua superficial alcance regiones del planeta consideradas tradicionalmente incapaces de almacenarla.

Indicios adicionales de origen profundo

El diamante que alojaba la goethita contenía otra inclusión significativa: ferropericlase ((Mg, Fe)O), un mineral abundante en el manto inferior. Su presencia refuerza la hipótesis de que el diamante cristalizó a gran profundidad, probablemente a partir de carbono presente ya sea en rocas del manto o en la placa oceánica en subducción. El carbono es escaso en el manto, dominado por minerales ricos en magnesio, hierro y silicio.

“La liberación de agua reduce el punto de fusión de estas rocas, lo que podría generar pequeñas cantidades de magma que ascienden lentamente hacia la superficie”, señala Fernanda Gervasoni, geóloga de la Universidad Federal de Pelotas (UFPel) y actual becaria postdoctoral en el LNLS bajo la supervisión de Hélio Tolentino. “Algunas teorías indican que las rocas volcánicas que traen diamantes ultra profundos a la superficie se forman cerca de la zona de transición entre el manto superior e inferior, alrededor de los 400 kilómetros de profundidad.”

El ciclo profundo del agua

Este hallazgo se suma a otro descubrimiento previo en Juína: en 2014, un equipo internacional informó en la revista *Nature* que un diamante de la misma región contenía ringwoodita (Mg₂SiO₄), un mineral típico de la zona de transición capaz de retener agua. Juntos, ambos hallazgos apuntan a que el manto superior podría albergar cantidades sustanciales de agua transportada desde la superficie. En cambio, el manto inferior sigue siendo más difícil de explicar, pues la mayoría de sus minerales tienen una capacidad muy limitada para almacenar agua. La goethita conservada en este diamante representa, por tanto, un mecanismo plausible para llevar ese agua aún más lejos.

El proyecto surgió de la tesis de maestría de Carolina Camarda, bajo la dirección de Tiago Jalowitzki, geólogo de la Universidad de Brasília (UnB), y Hélio Tolentino, físico del LNLS. Participaron también Fernanda Gervasoni, Francisco M. C. da Silva, Antonio C. Piccino-Neto, Paola Ferraz, João F.G.A. Oliveira, Eduardo X. Miqueles, Nathaly L. Archilha, Igor Torquato, James M. Almeida, Daniel G. Cedeño, Sebastião W. da Silva, Reinhardt A. Fuck y Hélio C. N. Tolentino. La financiación provino del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), vinculado al Ministerio brasileño de Ciencia, Tecnología e Innovación; del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología para Estudios Tectónicos; del Instituto Serrapilheira; y del programa Mujeres en la Investigación de la Universidad de Münster, Alemania.