Depósitos ocultos de plomo estabilizados por presión en el manto terrestre

Por qué importa el plomo oculto bajo tierra

El plomo recluido muy por debajo de nuestros pies resulta ofrecer pistas sobre cómo se formó y evolucionó nuestro planeta. Durante décadas, los científicos han afrontado un enigma: el plomo que podemos muestrear en las rocas de la Tierra parece más “radiogénico” de lo esperado, como si una gran cantidad de plomo original, no radiogénico, hubiese desaparecido. Este artículo explora la idea de que el plomo perdido no está en el núcleo, como suele suponerse, sino atrapado en minerales especiales de plomo y azufre que solo se vuelven estables bajo las inmensas presiones del manto profundo terrestre.

Un misterio de larga data sobre el plomo de la Tierra

Los geoquímicos utilizan distintas formas de plomo, creadas por la lenta desintegración radiactiva del uranio y el torio, como una especie de reloj y trazador de la historia de la Tierra. Cuando comparan el plomo hallado en el manto accesible y la corteza continental con meteoritos primitivos, la Tierra accesible parece demasiado enriquecida en plomo radiogénico. Esta “paradoja del plomo perdido” sugiere que existe en algún lugar, fuera de nuestro alcance, un gran reservorio de plomo antiguo y no radiogénico. Ideas previas situaban este reservorio principalmente en el núcleo metálico, pero experimentos y cálculos de partición indican que el núcleo por sí solo no puede ocultar suficiente plomo. Eso apunta a un depósito adicional y todavía oculto dentro de la parte rocosa del planeta.

Nuevos minerales plomo–azufre bajo presión aplastante

Los autores abordaron este problema usando potentes métodos computacionales para buscar todas las formas estables en que los átomos de plomo y azufre pueden ordenarse bajo las presiones extremas que van desde la superficie hasta la frontera núcleo–manto. Confirmaron que la galena (PbS), un mineral de mena común en la superficie, permanece estable a lo largo de este amplio rango de presiones y atraviesa varias estructuras cristalinas más densas a medida que la presión aumenta. Más intrigantemente, identificaron dos compuestos adicionales, PbS2 y PbS3, que solo se vuelven estables a altas presiones y contienen inusuales cadenas y racimos de átomos de azufre. Los cálculos de sus propiedades vibracionales muestran que estas fases son dinámicamente estables, y sus estructuras electrónicas revelan que los electrones se comparten fuertemente dentro de las unidades de azufre, contribuyendo a estabilizar estos minerales cuando están comprimidos en lo profundo del manto.

Cómo se comportan estos minerales en un planeta caliente

Para comprobar si estas fases podrían existir realmente en la Tierra, el equipo calculó cómo responden no solo a la presión sino también a altas temperaturas, construyendo diagramas de fases y estimando puntos de fusión. Resulta que PbS es extremadamente refractario: incluso cercano a las condiciones de la frontera núcleo–manto permanece sólido, sin signos de difusión atómica, lo que significa que una vez que cristaliza puede perdurar durante miles de millones de años. PbS2 también es relativamente difícil de fundir y puede mantenerse cristalino en el manto superior y la corteza inferior. PbS3, en cambio, tiene temperaturas de fusión que están justo por debajo o en torno a las temperaturas estimadas del manto, por lo que es probable que exista en parte como fundido a profundidad. En conjunto, estos comportamientos contrastantes preparan un escenario que a la vez atrapa plomo y ocasionalmente deja escapar parte de él hacia la superficie.

Un depósito profundo y una fuga lenta hacia la superficie

Los autores proponen una historia planetaria que comienza con el océano de magma primordial de la Tierra y la formación del núcleo. En ese inicio ígneo, el plomo tendía a incorporarse a líquidos ricos en azufre, algunos de los cuales pudieron haber transportado una fracción de plomo hacia el núcleo. Pero sus cálculos muestran que una gran fracción de plomo podría, en cambio, haber quedado atrapada en cristales densos de PbS que se asentaron en el manto profundo, separados de forma segura del uranio y el torio y conservando así su carácter isotópico antiguo. Más tarde en la historia de la Tierra, la subducción introdujo azufre adicional en el manto, creando bolsillos ricos en azufre donde PbS pudo reaccionar para formar PbS2 y, especialmente, el PbS3 de menor punto de fusión. A medida que PbS3 se funde y es transportado hacia arriba por el flujo del manto, finalmente se descompone a menores profundidades, liberando pequeñas cantidades de plomo no radiogénico hacia regiones muestreadas por rocas volcánicas. Esta lenta “fuga” ayuda a explicar observaciones poco comunes de plomo inusualmente no radiogénico en algunas muestras del manto.

Qué implica esto para nuestra imagen de la Tierra

En términos sencillos, el estudio muestra que la paradoja del plomo perdido puede entenderse sin invocar un reservorio exótico exclusivo del núcleo. En lugar de eso, la Tierra podría ocultar gran parte de su plomo original en minerales plomo–azufre resistentes estabilizados por la presión, enterrados en lo profundo del manto, mientras que reacciones ricas en azufre crean una vía limitada para que parte de ese plomo antiguo regrese a la superficie con el tiempo. Este trabajo conecta los ciclos redox y del azufre del planeta con la evolución a largo plazo de sus isótopos de plomo, y sugiere que reservorios sulfurosos de alta presión similares pueden influir discretamente en las historias químicas de otros mundos rocosos también.

Cita: Liu, S., Guo, M., Yu, S. et al. Hidden pressure-stabilized lead reservoirs in Earth’s mantle. Nat Commun 17, 2913 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69772-8

Palabras clave: isótopos de plomo, manto terrestre, minerales de sulfuro, diferenciación planetaria, depósitos profundos