El pez escorpión es común en el enjambre de tuberías hidrotermales de Kunlun
El hidrógeno es el elemento más abundante del sistema solar. Como fuente de energía limpia, es ideal para el desarrollo sostenible, y la Tierra es una fábrica natural de hidrógeno. Sin embargo, la mayoría de los respiraderos de hidrógeno reportados hasta la fecha son pequeños, y los procesos geológicos responsables de la formación de hidrógeno, así como las cantidades que se pueden preservar en entornos geológicos, siguen sin estar claros.
Para comprender mejor la disponibilidad de hidrógeno geológico, investigadores del Instituto de Oceanología de la Academia China de Ciencias (IOCAS) y sus colaboradores descubrieron y analizaron un gran enjambre de tuberías (un conjunto de estructuras geológicas cilíndricas) con restos de actividad hidrotermal de hidrógeno en la placa de Carolina del Este, al oeste de la fosa de Mussau.
La fosa de Mussau es una fosa fósil, lo que significa que es una fosa antigua (que comenzó hace unos 25 millones de años) y ahora inactiva, que cesó su actividad tectónica. El enjambre de tuberías recién descubierto, denominado "Kunlun", consta de tuberías con diámetros que oscilan entre los 450 y los 1.800 metros.
Los fluidos hidrotermales (una mezcla de agua caliente y minerales disueltos) se dispersan a través de pequeños tubos, cuyo diámetro varía entre centímetros y subcentímetros, a lo largo de los lados de las marcas (pequeñas depresiones similares a cráteres) dentro de grandes tuberías, o a través de huecos o grietas en pilas de brechas (acumulaciones de fragmentos angulares de roca). La mayoría de las brechas en las grietas hidrotermales son parcialmente amarillentas, probablemente debido a esteras microbianas (capas de microorganismos).
Al igual que en otros campos hidrotermales, también se encuentran biotas hidrotermales (comunidades de organismos vivos) en el enjambre de tuberías de Kunlun. El pez escorpión, el depredador ápice del ecosistema, es común en el enjambre de tuberías de Kunlun.
Dado que la biomasa del depredador ápice debería ser mucho menor que la de su presa, los investigadores esperan encontrar una gran cantidad de estera microbiana dentro de pilas de brechas en el fondo del enjambre de tuberías.
Imagen derecha: Diagrama del mecanismo que muestra el proceso de explosión para la formación del enjambre de tuberías en un sistema hidrotermal. Crédito: Prof. Xiao Yuanyuan et al.
Además, se detectaron más de 800 eventos sísmicos de corta duración (pequeños terremotos) durante un período de 28 días a lo largo de un perfil de 150 kilómetros a lo largo de la fosa, lo que indica una fuga de gas activa y generalizada en toda la fosa de Mussau.
El análisis de isótopos de nitrógeno agrupados (un método para rastrear el origen de los gases) de una muestra de fluido hidrotermal reveló un componente de gas atmosférico dominante.
La actividad hidrotermal de hidrógeno, previamente reportada, se ha localizado cerca de bordes de placas activos, por ejemplo, dorsales expansivas, o cerca de fallas transformantes activas que exponen peridotitas del manto, como la Ciudad Perdida.
En contraste, los grandes campos hidrotermales de Kunlun, ricos en hidrógeno, se ubican a unos 80 kilómetros de los bordes de placas activos.
Estas chimeneas hidrotermales presentan escarpadas paredes, con abundantes brechas y varias generaciones de pequeñas marcas en forma de cuenco en el fondo, similares a las de la kimberlita, lo que indica múltiples generaciones de explosiones. Según estimaciones empíricas de la energía de explosión, la formación de chimeneas tan grandes requeriría millones de toneladas de TNT.
La fuente de energía más probable para la formación de tuberías tan grandes es el hidrógeno. El hidrógeno comprimido puede liberar una enorme cantidad de energía. Por ejemplo, una tonelada de hidrógeno en expansión adiabática de 1.500 a 400 bares (la presión en las profundidades del enjambre de tuberías de Kunlun) puede liberar la misma cantidad de energía que 0,21 toneladas de TNT.
Para formar tales tuberías, se necesitaría una gran cantidad de hidrógeno. Alternativamente, una mezcla de hidrógeno y oxígeno sería altamente explosiva. Una tonelada de hidrógeno que reacciona con el oxígeno libera 143 GJ de calor, lo que equivale a 150 veces más energía que la liberada por la expansión física.
Según el profesor Xiao Yuanyuan, primer autor del estudio, los resultados sugieren que una cantidad potencialmente enorme de hidrógeno podría haberse formado en las profundidades del manto litosférico oceánico. "Podría ser económicamente explotable en el futuro", afirmó el profesor Xiao.
El estudio se publicó en Science Advances: Formation of breccia pipes associated with a hydrogen-rich hydrothermal system on the east Caroline plate in the West Pacific
