Resuelven tras 200 años el misterio geológico de los Dolomitas

La dolomita es un mineral que forma cadenas montañosas como la italiana de los Dolomitas, pero, además, es la protagonista de una peculiaridad que desconcierta a los científicos desde hace 200 años y que finalmente habría quedado resuelta.

La teoría y los experimentos que dan solución al llamado problema de la dolomita se explican en un estudio, liderado por la Universidad de Michigan (Estados Unidos) que publica esta semana Science y que pone el acento en la importancia de las fluctuaciones dentro de un ambiente geoquímico.

La dolomita es un mineral compuesto por capas ordenadas de carbonato de calcio y magnesio que forma montañas como los Dolomitas o las de las cataratas del Niágara (Estados Unidos) y que es muy abundante en rocas de más de 100 millones de años, pero está casi ausente en formaciones más jóvenes.

Asimismo, desde que fuera descubierta en 1791 por el francés Déodat de Dolomieu, los científicos no han logrado hacer crecer este mineral en el laboratorio en las condiciones que se cree que lo formaron de manera natural.

La aparente contradicción entre los antiguos depósitos masivos de dolomita en la naturaleza y su incapacidad para reproducirse en ambientes naturales actuales o en laboratorio ha resultado en el llamado problema de la dolomita.

Wenhao Sun y Joonsoo Kim, investigadores de la Universidad de Michigan y dos de los firmantes del estudio, muestran rocas de dolomita de la colección de su laboratorio. / Marcin Szczepanski/ University of Michigan.

"Si entendemos cómo crece en la naturaleza, podríamos aprender nuevas estrategias para promover el crecimiento cristalino de los materiales tecnológicos modernos", según uno de los autores del artículo, Wenhao Sun, de la Universidad de Michigan.

Los investigadores presentan una propuesta brillante con un experimento basado en la microscopía electrónica y cálculos computacionales, según explicó a EFE el investigador Juan Manuel García-Ruíz, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que no participó en el estudio, pero escribe en Science un artículo en el que lo comenta.

El equipo, formado también por científicos de la Universidad de Hokkaido (Japón), descubrió que para construir montañas con dolomita, esta debe disolverse periódicamente.

Cuando los minerales se forman en el agua, los átomos suelen depositarse ordenadamente en un borde de la superficie del cristal en crecimiento. En el caso de la dolomita ese borde son filas alternas de calcio y magnesio que se adhieren aleatoriamente y a menudo en el orden equivocado, lo que crea defectos que impiden la formación de capas adicionales y ralentiza en millones de años su crecimiento. Pero si en el lugar donde se está formando el mineral hay fluctuaciones de temperatura o de salinidad, como puede ocurrir en una playa o una laguna, se reduce en gran medida el tiempo de ordenación, señaló García-Ruíz.

El secreto para cultivar dolomita en el laboratorio fue eliminar los defectos en la estructura mineral que impide que se formen capas adicionales. Como los átomos desordenados son menos estables que aquellos en posición correcta, son los primeros en disolverse.

El lavado repetido de estos defectos —por ejemplo, con la lluvia o los ciclos de las mareas— permite que se forme una capa de dolomita en cuestión de años y a lo largo del tiempo geológico pueden acumularse montañas.

Las pocas zonas donde se forma dolomita hoy en día se inundan de forma intermitente y después se secan, lo que concuerda bien con la teoría, explica la Universidad de Michigan en un comunicado.

En el pasado, los productores de cristales que querían fabricar materiales sin defectos intentaban hacerlos crecer muy lentamente.

Sin embargo, esta teoría muestra "que se pueden cultivar materiales libres de defectos rápidamente si se disuelven periódicamente los defectos durante el crecimiento", destacó Wenhado Sun, uno de los firmantes.

El equipo puso a prueba la teoría usando microscopios electrónicos de transmisión; para ello colocaron un diminuto cristal de dolomita en una solución de calcio y magnesio. Con el haz del aparato disolvieron los defectos.

Tras los pulsos, se observó que la dolomita crecía aproximadamente unas 300 capas (unos cien nanómetros). Nunca antes se habían cultivado en el laboratorio más de cinco capas.

Las lecciones aprendidas del problema de la dolomita pueden ayudar a los ingenieros a fabricar materiales de mayor calidad para semiconductores, paneles solares, baterías y otras tecnologías.

García-Ruíz hace hincapié en la relevancia las fluctuaciones geoquímicas, por su importancia para explicar muchos problemas geológicos.

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