Durante décadas, los geocientíficos se han hecho la misma pregunta en voz baja. Si comparamos la Tierra con el Sol y con ciertos meteoritos muy primitivos, en nuestro planeta faltan elementos ligeros por todas partes. Hay muchísimo menos hidrógeno, carbono, nitrógeno, azufre e incluso gases nobles como el helio, en algunos casos más de un 99 % menos que en esas “recetas” originales del sistema solar.
Una nueva línea de investigación apunta ahora a un sospechoso inesperado. Esos elementos no se habrían perdido sin más durante la formación de la Tierra, sino que podrían estar atrapados en el lugar más inaccesible que podamos imaginar, el núcleo interno sólido, donde el hierro se comporta de una forma tan extraña que los químicos lo llaman electruro.
El misterio de los elementos que faltan
La comparación es sencilla de entender. El Sol funciona como una especie de referencia de la mezcla original de elementos del sistema solar. Algunos meteoritos muy antiguos, que apenas han cambiado desde entonces, también conservan esa composición inicial. Cuando se compara esa “lista de la compra” con la Tierra, la diferencia salta a la vista. Aquí hay muchos menos volátiles, justo los elementos que son clave para la atmósfera, los océanos y en buena parte para la vida tal y como la conocemos.
Es verdad que parte de ese material se perdió al espacio durante los primeros millones de años, en una etapa muy violenta, con impactos continuos y un Sol joven mucho más activo. Pero incluso descontando esas pérdidas, seguían faltando números. Algo no cuadraba. Y los modelos se volvieron cada vez más complicados para intentar explicar dónde se habían metido el hidrógeno, el carbono o el nitrógeno que no vemos ni en el manto ni en la corteza.
En el fondo, la pregunta es muy sencilla. Si esos elementos estaban en la “masa inicial” con la que se formó la Tierra, y no los vemos arriba, ¿no será que se han ido hacia abajo y siguen ahí, escondidos en el corazón del planeta
Un hierro que se convierte en electruro
El nuevo trabajo combina simulaciones avanzadas y resultados de laboratorio para mirar, de forma indirecta, qué ocurre en el núcleo interno. Allí abajo la presión ronda los 360 gigapascales, unas tres millones y media de veces la presión atmosférica, y las temperaturas se acercan a las de la superficie del Sol.
En ese entorno extremo, el hierro deja de comportarse como un metal “normal”. Según el equipo liderado por Ina Park y Duck Young Kim, el hierro adopta un estado exótico conocido como electruro. En vez de tener los electrones de valencia moviéndose libremente como un mar electrónico, una parte de esa carga queda atrapada en pequeños huecos de la red cristalina, los llamados atractores no nucleares.
Las simulaciones muestran que, cuando se añaden átomos de hidrógeno a esa red de hierro y se comprime hasta los cien gigapascales y más, los electrones atrapados ayudan a estabilizar al hidrógeno en esos huecos. A presiones similares a las del núcleo interno, el conjunto entra en un estado superiónico, donde el hierro permanece ordenado en un sólido y los elementos ligeros se mueven casi como en un líquido.
En la práctica, esto significa que el hierro del núcleo podría “chupar” hidrógeno y otros elementos ligeros poco a poco durante miles de millones de años, integrándolos en su estructura. Este escenario encaja bastante bien con otro dato independiente, la densidad del núcleo interno parece entre un cinco y un ocho por ciento inferior a la que tendría una esfera de hierro puro, lo que apunta a la presencia de elementos más ligeros mezclados con el metal.
Qué son los electridos y por qué importan para la transición ecológica
La historia no se queda en la geofísica. Los electridos se han convertido en una pequeña estrella emergente en química de materiales. A presiones extremas, metales como el sodio también se transforman en electridos y dejan de ser brillantes y conductores para convertirse en sólidos transparentes donde los electrones están atrapados entre los átomos.
Sin embargo, lo más interesante para el clima y la economía no está en el centro de la Tierra ni en experimentos con sodio comprimido, sino en electridos que funcionan a presión ambiente. Un ejemplo es el mineral sintético mayenita, un óxido de calcio y aluminio que forma pequeñas “celdas” donde pueden alojarse electrones. Cuando se prepara como electruro y se combina con nanopartículas de rutenio, se convierte en un catalizador muy eficiente para producir amoníaco, la base de la mayoría de fertilizantes.
Hoy el proceso Haber Bosch que fabrica más de 170 millones de toneladas de amoníaco al año consume cerca de un dos por ciento de la energía mundial. No es un detalle menor, se nota en el clima y en la factura energética global. Los catalizadores basados en mayenita permiten trabajar a temperaturas y presiones significativamente más bajas y una empresa japonesa ya está construyendo una planta de “amoníaco verde” en Brasil que podría evitar unas once mil toneladas de CO2 al año, algo así como sacar de la carretera unos dos mil cuatrocientos coches.
Además, otros electridos se están probando para transformar CO2 en combustibles y productos químicos de manera más eficiente, para inmovilizar residuos radiactivos o incluso como sistemas de propulsión eléctrica de baja potencia en el espacio. De fondo, la idea es siempre la misma. Si controlamos mejor cómo se mueven y dónde se acumulan los electrones, podemos abaratar procesos industriales que hoy son muy intensivos en energía.
Hipótesis prometedora, no verdad absoluta
¿Significa todo esto que ya sepamos con certeza que el núcleo interno de la Tierra es un gigantesco electruro cargado de hidrógeno y otros elementos ligeros Los propios autores piden cautela. Su trabajo se basa en simulaciones cuánticas y en experimentos a alta presión y temperatura, y otros expertos señalan que todavía falta confirmar esta interpretación con más datos sísmicos y de laboratorio.
Lo que sí parece claro es que la imagen clásica de un núcleo interno de hierro sólido y estático se está quedando corta. Entre estados superiónicos, electridos y elementos ligeros que se mueven como un fluido, el corazón del planeta se ve cada vez más dinámico. Y lo que ocurra allí tiene mucho que ver con algo tan cotidiano como que funcione el campo magnético que nos protege de la radiación solar y, en buena medida, con la estabilidad del clima donde vivimos.
Mientras la ciencia afina este rompecabezas, una cosa queda clara, entender dónde están y cómo se comportan los elementos “perdidos” de la Tierra no solo resuelve un misterio geológico, también abre puertas a materiales y catalizadores que pueden hacer más sostenible la industria que alimenta nuestros campos y nuestras ciudades.
El estudio científico en el que se basa esta hipótesis sobre electridos y núcleo interno se ha publicado en la revista Advanced Science.
