Agua de mar sellada en roca durante 390 millones de años en lo que ahora es Norteamérica abren una nueva vía para comprender cómo los océanos cambian y se adaptan al cambio climático.
Un examen liderado por el PNNL (Pacific Northwest National Laboratory) ha deparado el sorprendente hallazgo de 'bolsillos de agua de mar' microscópicos que se ajustaban al perfil químico del antiguo mar interior de agua salada que una vez ocupó el norte del estado de Nueva York, donde se originó la roca.
Durante el período Devónico medio, este mar interior se extendía desde el actual Michigan hasta Ontario, Canadá. Albergaba un arrecife de coral que rivalizaba con la Gran Barrera de Coral de Australia. Escorpiones marinos del tamaño de una camioneta patrullaban las aguas que albergaban criaturas ahora extintas como los trilobites y los primeros ejemplos de cangrejos herradura.
Pero eventualmente el clima cambió, y junto con ese cambio, la mayoría de las criaturas y el mar mismo desaparecieron, dejando solo restos fósiles incrustados en sedimentos que finalmente se convirtieron en la muestra de roca de pirita utilizada en el experimento actual.
"Descubrimos que en realidad podemos extraer información de estas características minerales que podrían ayudar a informar estudios geológicos, como la química del agua de mar de la antigüedad", dijo en un comunicado Sandra Taylor, primera autora del estudio y científica del PNNL.
Taylor lideró los análisis en colaboración con los geoquímicos Daniel Gregory de la Universidad de Toronto y Timothy Lyons de la Universidad de California, Riverside. El equipo de investigación informó sobre su descubrimiento en la edición de diciembre de 2022 de Earth and Planetary Science Letters.
Muchos tipos de minerales y gemas contienen pequeñas bolsas de líquido atrapado. De hecho, algunas piedras preciosas son apreciadas por sus burbujas de líquido que atrapan la luz atrapadas en su interior. Lo que es diferente en este estudio es que los científicos pudieron revelar lo que había dentro de las bolsas de agua más pequeñas, utilizando microscopía avanzada y análisis químicos.
Los científicos usan muestras de rocas como evidencia para reconstruir cómo ha cambiado el clima durante el largo período de tiempo geológico.
"Usamos depósitos minerales para estimar la temperatura de los océanos antiguos", dijo Gregory, geólogo de la Universidad de Toronto y uno de los líderes del estudio. Pero hay relativamente pocos ejemplos útiles en el registro geológico.
"Los depósitos de sal de agua de mar atrapada [halita] son ??relativamente raros en el registro de rocas, por lo que faltan millones de años en los registros y lo que sabemos actualmente se basa en algunas localidades donde se encontró halita", dijo Gregory. Por el contrario, la pirita se encuentra en todas partes. "El muestreo con esta técnica podría abrir millones de años del registro geológico y conducir a una nueva comprensión del clima cambiante".
El equipo de investigación estaba tratando de comprender otro problema ambiental, la lixiviación de arsénico tóxico de las rocas, cuando notaron los pequeños defectos. Los científicos describen la apariencia de estos minerales de pirita en particular como framboides, derivados de la palabra francesa para frambuesa, porque se ven como grupos de segmentos de frambuesa bajo el microscopio.
"Primero observamos estas muestras a través del microscopio electrónico y vimos este tipo de miniburbujas o minicaracterísticas dentro del framboide y nos preguntamos qué eran", dijo Taylor.
Usando las técnicas de detección precisas y sensibles de la tomografía de sonda atómica y la espectrometría de masas, que pueden detectar cantidades minúsculas de elementos o impurezas en los minerales, el equipo descubrió que las burbujas contenían agua y que su química salina coincidía con la de los mares antiguos.
Estos tipos de estudios también tienen el potencial de proporcionar información interesante sobre cómo almacenar de forma segura hidrógeno u otros gases bajo tierra.
"Se está explorando el hidrógeno como una fuente de combustible baja en carbono para diversas aplicaciones energéticas. Esto requiere poder recuperar y almacenar de forma segura grandes cantidades de hidrógeno en depósitos geológicos subterráneos. Por lo tanto, es importante comprender cómo interactúa el hidrógeno con las rocas", dijo Taylor.
"La tomografía con sonda atómica es una de las pocas técnicas en las que no solo se pueden medir los átomos de hidrógeno, sino que también se puede ver dónde va en el mineral. Este estudio sugiere que pequeños defectos en los minerales podrían ser trampas potenciales para el hidrógeno. Entonces, al usar esta técnica, podríamos descubrir qué está sucediendo a nivel atómico, lo que luego ayudaría a evaluar y optimizar las estrategias para el almacenamiento de hidrógeno en el subsuelo".
