La Tierra estaba preparada para la aparición de la vida hace al menos 2.700 millones de años

En geología hablamos de sustancias volátiles cuando nos referimos a aquellas sustancias químicas -líquidas o gaseosas- que mantienen su estado a una temperatura -de fusión o evaporación respectivamente- más baja que la de los silicatos, los cuales se caracterizan por temperaturas de fusión relativamente altas.

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Así, en nuestro planeta, los volátiles como el hidrógeno, el nitrógeno, el neón o algunas especies que contienen carbono en su composición, son elementos y compuestos químicos ligeros que pueden evaporarse fácilmente debido al calor o los cambios de presión. Se trata de elementos y sustancias necesarios para la vida, especialmente el carbono y el nitrógeno. Sin embargo no todos los planetas son ricos en elementos volátiles. La Tierra, por ejemplo, es rica en volátiles, del mismo modo que lo es Venus. Marte y la Luna, sin embargo, carentes de la gravedad necesaria para formar una atmósfera, perdieron la mayoría de sus elementos volátiles hace ya algunos millones de años.

Generalmente, un planeta rico en elementos volátiles tiene muchas más posibilidades de sustentar vida, razón por la cual gran parte de la búsqueda de vida en planetas que rodean estrellas distantes se ha centrado en buscar estas sustancias. De hecho, hace tan solo apenas unos meses, aunque se tratara de una «falsa alarma», nuestro vecino Venus fue protagonista del hallazgo de fosfina, una de estas sustancias que además guarda una estrecha relación con la vida tal y como la conocemos en la Tierra.

Hoy, no obstante, la noticia nos llega desde nuestras propias fronteras. En la Tierra, las sustancias volátiles brotan principalmente desde su interior y acaban en la superficie o la atmósfera del mismo a través de procesos como las erupciones volcánicas. Saber cuándo llegaron estos volátiles a la atmósfera de nuestro planeta resulta clave para comprender cuándo las condiciones en la Tierra fueron adecuadas para el origen y desarrollo de la vida, sin embargo hasta el momento no existía manera de averiguar como fueron estas condiciones en el pasado.

El estudio de los gases atrapados en estos diamantes muestran que la composición de elementos volátiles del manto apenas ha cambiado en los últimos 2.700 millones de años

Ahora, investigadores franceses y canadienses se han valido de unos extraños diamantes antiguos a modo de una cápsula del tiempo para examinar las condiciones en las profundidades del manto de la Tierra durante los estadios tempranos de su formación, y así el estudio de los gases atrapados en estos diamantes muestran que la composición de elementos volátiles del manto apenas ha cambiado en los últimos 2.700 millones de años.

Diamantes fibrosos, una gema atípica

Los hallazgos se han dado a conocer esta semana durante la conferencia Goldschmidt Geochemistry que está teniendo lugar entre los días 4 y 9 de julio de 2021 de forma online. En su ponencia, el autor principal, Michael Broadley, de la Universidad de Lorraine, en Francia, ha explicado como han logrado estudiar los diamantes atrapados en las antiguas y bien conservadas rocas de Wawa, en el lago Superior de Canadá; unas rocas fechadas en cerca de 2.700 millones de años de antigüedad. «Estudiar la composición del manto moderno de la Tierra es relativamente simple. En promedio, la capa del manto comienza a unos 30 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra, por lo que podemos recolectar las muestras arrojadas por los volcanes y estudiar tanto los fluidos como los gases atrapados en su interior. Sin embargo, la constante agitación de la corteza terrestre a través de la tectónica de placas significa que las muestras más antiguas han sido destruidas en su mayoría», detalla Broadley. «Los diamantes, por el contrario, son prácticamente indestructibles, por lo que funcionan como cápsulas de tiempo ideales».

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Los diamantes estudiados, una extraña variedad conocida como diamantes fibrosos y que se forman, no debido a las altas presiones del manto de la Tierra, como es habitual, si no a causa de los movimientos de subducción de las placas litosféricas, son al menos tan antiguos como las rocas en las que se encuentran, probablemente más . «Es muy difícil fechar diamantes, pero el encontrarlos donde los encontramos nos brindó la suerte de estar seguros de su edad mínima», continúa el investigador.

Los diamantes estudiados, una extraña variedad conocida como diamantes fibrosos. No son como las hermosas gemas en las que pensamos cuando pensamos en diamantes

Del mismo modo, los conocidos como diamantes fibrosos son increíblemente raros. No son como las hermosas gemas en las que pensamos cuando pensamos en diamantes. No están compuestos de carbono puro, ni brillan como las hermosas piedras pulidas que forman parte de las colecciones de joyas más exclusivas del mundo, sino que presentan un aspecto nublado y albergan en su composición trazas de diversos elementos químicos entre los que se encuentran las sustancias volátiles con las que nos introducíamos en este texto.

Una información que vale su peso en diamantes

Para tratar de acceder a la información que estos extraños diamantes albergaban en su interior, el equipo de Broadley los calentó a más de 2000 °C para transformarlos en grafito y liberar las pequeñas cantidades de gas que los investigadores pudieron cuantificar posteriormente. Así, el equipo midió los isótopos de helio, neón y argón y descubrió que estaban presentes en proporciones similares a las que se encuentran hoy en el manto superior.

Esto significa que probablemente haya habido pocos cambios en la proporción de sustancias volátiles en general, y que del mismo modo es probable que la distribución de elementos volátiles esenciales entre el manto y la atmósfera se haya mantenido estable durante la mayor parte de la vida de la Tierra.

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«Fue un hallazgo sorprendente que significa que el entorno rico en volátiles que hoy encontramos a nuestro alrededor se asentó relativamente pronto brindando las condiciones adecuadas para el desarrollo de la vida en la Tierra», afirma Broadley rotundo. «Nuestro trabajo muestra que estas condiciones estaban presentes al menos hace 2.700 millones de años. Y lo que es más, los diamantes que estudiamos podrían ser incluso mucho más antiguos, por lo que es probable que estas condiciones se establecieran mucho antes del umbral predicho de 2.700 millones de años».

«Los diamantes son muestras únicas, ya que mantienen intacta su composición desde su formación», añade por su parte, la doctora de la Universidad de Alberta, en Canadá, Suzette Timmerman, ajena al estudio. «Los diamantes fibrosos de Wawa suponen un valioso objeto de estudio, ya que con más de 2.700 millones de años nos brindan pistas importantes sobre la composición volátil en este período. Además, resulta muy interesante que el manto superior parece desgasificado ya durante este periodo, por lo que este trabajo es un paso importante para comprender como se desarrollaron tanto el manto como la atmósfera de nuestro planeta», concluye.