¿Océanos ocultos? Desentrañar la estructura de los defectos hidrosos en el interior profundo de la Tierra

Área de la Ciencia:

• Geoquímica
• Física de los minerales
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• El interior profundo de la Tierra es rico en silicatos de alta presión.
• Estos minerales pueden almacenar agua significativa como defectos de hidroxilo (OH).
• La incorporación de agua generalmente implica vacantes de catión, como el Mg2+.

Objetivo del estudio:

• Investigar el defecto químico de la ringwoodita (γ-Mg2SiO4) en condiciones de hidratación.
• Determinar cómo se incorpora el agua y se equilibra la carga en la estructura de espinela.
• Comprender las implicaciones para el presupuesto de agua de la Tierra y las propiedades del manto.

Principales métodos:

• Espectroscopia de RMN de estado sólido 1H multidimensional de una y dos dimensiones de alta resolución.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).
• Análisis de las estructuras de defectos y mecanismos de compensación de cargos.

Principales resultados:

• La ringwoodita forma vacíos de Si4+ junto con la eliminación de Mg2+, incluso con un bajo contenido de agua (0,1% en peso).
• Las vacantes están equilibradas por protones y/o vacantes de Mg2+ y Si4+.
• Se observó un trastorno significativo en la orientación del grupo OH y una amplia gama de distribuciones de enlaces OH·O.

Conclusiones:

• Nuevos conocimientos sobre el defecto químico de la ringwoodita hidrosa.
• Explica un potencial contribuyente importante al presupuesto de agua de la Tierra.
• La estructura defectuosa influye en las propiedades de transporte del manto y la conducción iónica en materiales similares.