A 2.900 chilometri di profondità, lungo la zona di transizione tra il mantello inferiore e il nucleo esterno liquido, potrebbero risiedere minerali ad alta densità capaci di trattenere importanti volumi d’acqua. Per sondare le condizioni fisiche di questo strato, un gruppo di cristallografi e fisici dei minerali dell’Università di Bayreuth guidato da Leonid Dubrovinsky ha impiegato celle a incudine di diamante riscaldate al laser. Lo strumento comprime micro-campioni di materiale tra due punte di diamante dello spessore di un foglio di carta, sottoponendoli contemporaneamente al calore di impulsi laser per ricreare le pressioni di oltre un milione di atmosfere tipiche delle “zone a bassissima velocità” sismica.
Gli esperimenti ad alta pressione, descritti su Nature Geoscience, hanno portato alla sintesi di due oxyidrossidi di ferro in precedenza sconosciuti, identificati con le formule Fe₅O₁₂Hₓ e Fe₇O₁₂Hₓ. La novità principale risiede nella stabilità termodinamica di queste fasi cristalline: le strutture riescono a catturare e legare l’idrogeno anche all’interno di ambienti quasi privi di umidità, con concentrazioni di partenza inferiori allo 0,1 per cento d’acqua. Questa scoperta risolve anche un’anomalia sperimentale del passato nota come “fase H”, prodotta in test precedenti e rivelatasi la risposta della materia alla presenza di tracce infinitesimali di idrogeno residuo nel laboratorio.
Il geoscienziato Alfred Wilson, dell’Università di Leeds, spiega in un commento allo studio come questi oxyidrossidi, caratterizzati da una densità superiore a quella dei rocciati circostanti (dominati da bridgmanite e ferropericlasi), siano potuti sprofondare verso la base del mantello durante la cristallizzazione dell’antico oceano di magma basale. I moti convettivi che muovono il mantello possono in seguito trascinare questi minerali idrati verso l’alto; la progressiva riduzione della pressione ne causa la destabilizzazione, liberando acqua che risale verso la superficie attraverso i pennacchi vulcanici.
