Explicación geofísica al metano que produce las 'llamas eternas'

CC BY 2.5/JYRI LESKINEN - Archivo

   MADRID, 22 Abr. (EUROPA PRESS) -

   Algunos hidrocarburos, especialmente el metano, tienen origen "abiótico", es decir, se crean inorgánicamente por procesos geológicos y químicos en las profundidades de la tierra.

   Estos hidrocarburos abióticos han sido un foco importante de la comunidad 'Deep Energy' del programa 'Deep Carbon Observatory' (DCO), una exploración de 10 años de los secretos más íntimos de la Tierra, que concluye en octubre. Los expertos en DCO creen que un origen abiótico del metano explica la mayoría de las emanaciones inusuales de este gas, incluidas las 'llamas eternas' del Monte Quimera en el suroeste de Turquía.

   Quimera no se asienta sobre depósitos convencionales de petróleo y gas producidos a partir del residuo orgánico descompuesto de épocas anteriores. Y, sin embargo, decenas de pequeños incendios han ardido en este lugar en la cima de la montaña durante milenios, que han sido apodadas como 'llamas eternas'.

   Quimera se encuentra entre los más fotogénicos y famosos de los cientos de sitios donde se han encontrado fuentes abióticas de metano en más de 20 países y en varias regiones del océano profundo hasta el momento. El colaborador de DCO Giuseppe Etiope, del Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología, en Roma, Italia, ha documentado el sitio y varios otros entornos en los que se han encontrado casos inusuales de metano.

   Entre estos están: antiguos escudos precámbricos --la roca en el centro de los continentes se formó hace unos 3.000 millones de años--; en el fondo del océano --por ejemplo, respiraderos de alta temperatura en y cerca de las cordilleras del medio océano y los volcanes emanan lodo--; y en continentes --filtraciones y manantiales y acuíferos hipercalcalinos--.

   Aunque en todos estos entornos hay diversos tipos de roca, señala, muchos descubrimientos se han centrado en lugares con tipos específicos y adecuados de rocas "ultramáficas", como la peridotita (una roca ígnea de grano grueso) incluidas en macizos y ofiolitas (conjuntos de rocas formados por la erupción submarina del material de la corteza oceánica y del manto superior).

METANO ABIÓTICO POR HIDRATACIÓN DE ROCAS ULTRAMÁFICAS

   Ahora, se cree que el metano abiótico de la Tierra se deriva principalmente del hidrógeno creado por la hidratación de las rocas ultramáficas o ultrabásicas (rocas ígneas y meta-ígneas) que experimentan la "serpentinización", una reacción que se produce cuando el agua se encuentra con el mineral olivino.

   El hidrógeno también nutre las fuentes biológicas de metano. Los investigadores de DCO han documentado un vasto ecosistema microbiano: una biosfera profunda alimentada por hidrógeno. Muchos de los microbios profundos, llamados metanógenos, metabolizan el hidrógeno para producir metano.

   Por lo tanto, la biosfera profunda ha planteado un escenario como el de la gallina y el huevo: ¿qué fue primero, el metano o los microbios abióticos? Si el metano abiótico vino primero, como parece obvio, ¿dio lugar a los primeros microbios de la Tierra? Y, si los microbios fueron lo primero, ¿cómo y por qué habitaban en lugares casi desprovistos de sustento?

   Cuando comenzó el proyecto del Observatorio Deep Carbon en 2009, la comunidad científica 'Deep Energy' de DCO, ahora compuesta por más de 230 investigadores de 35 países, estableció el objetivo decenal de clasificar los orígenes del metano en la Tierra.

   Algunos plantearon la hipótesis de que los reservorios de metano inusuales, es decir, aquellos que no podrían ser de origen biótico, deben formarse a través de reacciones químicas que ocurren en las rocas circundantes. Otros sugirieron que los microbios contribuyeron a la producción de metano en algunos reservorios, metabolizando el hidrógeno para crear metano en un proceso completamente diferente.

   Otros plantearon la hipótesis de que el metano podría originarse más profundamente en la Tierra, en el manto superior, y difundirse hacia la superficie. En la Universidad Gubkin de Moscú, el investigador Vladimir Kutcherov está liderando experimentos para probar la producción de metano en laboratorios de alta presión simulados en laboratorio. Al comienzo de su mandato, el DCO tomó la decisión de invertir en nuevos instrumentos analíticos para superar algunas de las limitaciones para descifrar el origen del metano.

   Con una inversión estratégica en instrumentación y numerosas muestras de campo, los socios de DCO se dispusieron a ser pioneros en nuevas herramientas de investigación para distinguir el biótico de la Tierra del metano abiótico. En 2014, se pusieron en línea tres nuevos instrumentos con el potencial de cambiar el rostro de la ciencia profunda del carbono, y no han decepcionado, según Edward Young, de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), co-líder de la comunidad de 'Deep Energy' de DCO con Isabelle Daniel, de la Universidad Claude Bernard Lyon 1 en Lyon, Francia.

   Mediante el uso de técnicas complementarias de espectrometría de masas y espectroscopia de absorción, los científicos de UCLA, el Instituto de Tecnología de California (Caltech) y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) están analizando muestras de metano natural para comprender mejor cómo puede producirse el metano abiótico, informa Phys.org.

   Los colaboradores de DCO utilizaron muestras de los gases recolectados de Quimera, las minas profundas de Canadá, la ofiolita de Omán, los respiraderos hidrotermales en el fondo del océano y sitios adicionales, y quedaron sorprendidos por lo que encontraron. Aunque interpretar los datos es un desafío, parece que los microbios pueden estar haciendo más de lo que se pensaba originalmente.

   "Vemos huellas biológicas curiosas en muestras que de otra manera parecen tener una firma abiótica --dice el doctor Daniel--. Parece que los microbios saben cómo usar estos compuestos abióticos como combustible". "Tenemos pruebas claras y crecientes de metano abiótico en la Tierra. Lo que no está claro es cuánto hay. Estas investigaciones han encontrado una complejidad increíble en la forma en que se produce el metano y estas complejidades conectan la química inorgánica y orgánica en la Tierra de manera fascinante", añade.

EL HIDRÓGENO, CLAVE EN LA FORMACIÓN DE METANO ABIÓTICO

   El doctor Young agrega: "Entramos en este proyecto pensando que sabíamos cómo se formaba el metano abiótico. Lo que estamos aprendiendo es que es mucho más complicado, y la clave más importante es el hidrógeno. Con una mayor comprensión de cómo las rocas producen el hidrógeno del cual se deriva el metano, y la rapidez con que ocurra esta reacción, estaremos mucho más cerca de saber cuánto metano hay en la Tierra".

   Se entiende mejor la reacción de serpentinización y es una de las varias formas en que las rocas de la Tierra producen hidrógeno molecular, una fuente clave de energía geológica para la biosfera profunda. Desde hace tiempo se sabía que el hidrógeno reacciona con el dióxido de carbono para producir metano, pero es altamente compleja la forma en que esto sucede en la corteza terrestre, y muchas otras moléculas orgánicas se crean como subproductos en el proceso. Estas moléculas pueden utilizarse por los microbios como fuente de alimento.

   También representan pistas interesantes sobre los orígenes de la vida en la Tierra, ya que estas moléculas orgánicas pueden ser precursoras de los componentes básicos de la vida (por ejemplo, los aminoácidos).

   Con condiciones y reacciones similares probables en otros planetas y lunas, fortalece la identificación potencial de dónde puede existir vida en otras partes del universo. Estudios de sistemas de serpentinización han encontrado otros hidrocarburos abióticos además del metano.