Rocas del fondo marino se incendian solas y alertan sobre la minería

Un grupo de científicos se llevó una sorpresa bastante poco habitual al analizar rocas extraídas de las profundidades del océano Pacífico: dos muestras comenzaron a calentarse y acabaron ardiendo sin necesidad de una llama externa mientras eran preparadas en el laboratorio. La temperatura superó los 100 grados centígrados y el material original terminó profundamente oxidado.

No eran piedras volcánicas recién arrancadas de una colada ni estaban al rojo vivo cuando llegaron a tierra. Habían permanecido bajo el mar, en un entorno frío y con unas condiciones químicas radicalmente distintas. El problema apareció al sacarlas de ese ambiente, secarlas y dejar superficies nuevas expuestas al oxígeno. El responsable parece estar en una combinación bastante particular de sulfuros metálicos, aire y una forma especialmente reactiva de sulfuro de hierro.

El episodio tiene interés más allá de la rareza de contemplar una piedra echando humo sobre una mesa. El comportamiento de estos materiales puede convertirse en una cuestión de seguridad industrial si algún día los depósitos de sulfuros del fondo oceánico se explotan a gran escala. Extraerlos, triturarlos y almacenarlos significa precisamente someterlos a unas condiciones muy diferentes de las que los mantuvieron estables durante años bajo el agua.

Las rocas procedían de una zona hidrotermal del Pacífico

Las muestras fueron recogidas en 2022 en la fosa de Escanaba, situada en la dorsal de Gorda, frente a la costa occidental de Estados Unidos, cerca de la frontera entre Oregón y California. Es una región geológicamente activa donde el agua circula por fracturas de la corteza, se calienta y vuelve a emerger cargada de minerales a través de sistemas hidrotermales.

Estos lugares funcionan, salvando las distancias, como enormes fábricas minerales submarinas. Los fluidos calientes transportan sustancias disueltas y, cuando entran en contacto con el agua oceánica mucho más fría, parte de esos materiales precipita. Con el tiempo se forman depósitos ricos en cobre, zinc, hierro y otros metales que explican tanto su interés científico como la atención que reciben ante una posible minería submarina.

Los investigadores recuperaron 57 muestras de roca hidrotermal mediante un vehículo submarino operado a distancia. Buena parte contenía sulfuros metálicos como componentes importantes. Tras llevarlas a tierra, comenzaron los procesos habituales de preparación destinados a conocer con precisión su estructura y composición química.

Dos muestras empezaron a calentarse antes de ser trituradas

El episodio resulta especialmente llamativo porque la combustión no necesitó una cerilla, una resistencia eléctrica ni una llama cercana. Las rocas habían sido liofilizadas, una técnica que permite retirar el agua mediante congelación y vacío, antes de continuar con su preparación para los análisis.

Al romper algunos fragmentos y dejar expuesta roca fresca, comenzó el autocalentamiento. Las muestras superaron los 100 °C y la reacción siguió avanzando hasta alterar intensamente los minerales originales mediante oxidación. El calor no procedía del exterior: era la propia reacción química del material la que lo estaba generando.

Dicho de otra manera, aquellas piedras conservaban suficiente energía química para elevar por sí mismas su temperatura una vez cambiaron las condiciones que las habían mantenido relativamente estables bajo el océano. No es magia geológica, aunque una roca soltando humo sobre una mesa de laboratorio tenga, de entrada, bastante aspecto de serlo.

La marcasita nanocristalina ayuda a explicar el fenómeno

Al comparar las muestras que habían ardido con otras recogidas en el mismo entorno, los científicos detectaron una característica especialmente significativa. Las dos rocas afectadas contenían abundante marcasita nanocristalina, una forma de sulfuro de hierro que había sustituido a un mineral anterior denominado pirrotita conservando parte de su estructura.

El tamaño diminuto de los cristales importa. Mucho. Cuando un material está formado por partículas extremadamente pequeñas, aumenta enormemente la superficie disponible para reaccionar con el entorno. Una misma cantidad de mineral puede comportarse de manera muy distinta si está organizada en grandes cristales compactos o en estructuras minúsculas que ofrecen mucho más contacto al oxígeno.

Cuando los sulfuros metálicos reaccionan con el aire se produce una oxidación exotérmica, es decir, una reacción que libera calor. Si ese calor se disipa con facilidad, el proceso puede quedarse en un calentamiento moderado. Pero si se acumula, la propia subida de temperatura acelera nuevas reacciones: más oxidación genera más calor y el calor, a su vez, favorece una oxidación todavía más rápida.

En estas muestras, la estructura mineral parece haber creado las condiciones necesarias para que ese círculo químico terminara en combustión espontánea. La marcasita se convierte así en una pieza importante para comprender por qué unas rocas procedentes del mismo entorno permanecieron estables mientras otras reaccionaron con tanta intensidad.

Bajo miles de metros de agua las condiciones son completamente distintas

La paradoja es que las rocas habían permanecido tranquilamente en el fondo oceánico. Allí la disponibilidad de oxígeno, la presión, la humedad y la temperatura son completamente distintas de las que encuentran posteriormente en un barco, un laboratorio o una instalación industrial.

Sacar el material del lecho marino significa cambiar de golpe ese pequeño universo químico. Aparece más oxígeno, varía la temperatura y la roca puede romperse durante su extracción, transporte o trituración. Cada fractura abre superficies minerales nuevas que hasta ese momento permanecían aisladas del aire.

Este detalle explica por qué no basta con asumir que un mineral estable en las profundidades seguirá comportándose igual una vez llevado a superficie. Una piedra puede parecer el paradigma de lo inerte, pero su estabilidad depende también del ambiente químico que la rodea.

El hallazgo abre un problema para la minería submarina

La investigación tiene una derivada que va bastante más allá de una anécdota de laboratorio. Los depósitos masivos de sulfuros del fondo oceánico despiertan interés económico porque concentran metales relevantes para la industria, y distintas regiones del planeta han sido estudiadas ante una eventual explotación comercial.

Extraer ese material supondría arrancarlo del fondo, fragmentarlo, elevarlo hasta embarcaciones, almacenarlo y posteriormente transportarlo o procesarlo. Son precisamente las operaciones capaces de aumentar su contacto con el oxígeno y multiplicar la superficie expuesta de los minerales.

Un material con tendencia al autocalentamiento puede plantear problemas en el almacenamiento a bordo, en cintas transportadoras, depósitos o instalaciones de procesamiento. El comportamiento de toneladas de roca tampoco tiene por qué reproducir exactamente lo observado en una pequeña muestra: en grandes volúmenes, la capacidad para disipar el calor cambia y una reacción localizada puede adquirir otra dimensión.

El resultado obliga a considerar evaluaciones específicas del riesgo antes de manipular grandes cantidades de estos sulfuros. Los procedimientos empleados con minerales extraídos de yacimientos terrestres podrían no ser suficientes porque los minerales submarinos recientes han evolucionado bajo condiciones diferentes.

No significa que todas las rocas del fondo marino puedan arder

Conviene colocar el fenómeno en su justa medida. De las 57 muestras recuperadas, solo dos protagonizaron la combustión observada durante su procesamiento. El estudio no sostiene que cualquier piedra sacada de las profundidades pueda prender como un trozo de carbón.

Lo decisivo es la mineralogía concreta, la textura, el tamaño de los cristales y las condiciones a las que se someta el material después de ser extraído. Incluso dentro de una misma región hidrotermal pueden aparecer rocas con composiciones similares a primera vista y comportamientos químicos muy diferentes.

Tampoco estamos ante un peligro asociado a las piedras corrientes que pueden encontrarse en una playa. El fenómeno afecta a depósitos hidrotermales ricos en sulfuros formados bajo circunstancias geológicas muy específicas y estudiados, precisamente, por sus peculiares características minerales.

La importancia científica está en otro sitio: hasta un material aparentemente sólido e inerte puede cambiar radicalmente cuando se altera su entorno. El fondo marino conserva minerales bajo unas condiciones que la superficie no reproduce. Sacarlos de allí no consiste simplemente en subir una piedra varios kilómetros; significa cambiar las reglas químicas que gobiernan su estabilidad.

Una reacción pequeña que deja una advertencia considerable

Dos rocas entre decenas bastaron para señalar un riesgo que había recibido mucha menos atención que otros problemas ligados a la explotación del océano profundo. El hallazgo no convierte el fondo marino en un almacén de piedras inflamables, pero sí obliga a estudiar con mayor detalle determinados sulfuros hidrotermales antes de pensar en moverlos a escala industrial.

Hay cierta ironía en todo esto. La minería submarina suele discutirse por la dificultad de trabajar a miles de metros de profundidad, entre una presión enorme, oscuridad absoluta y ecosistemas extraordinariamente delicados. Y aparece otra complicación cuando el material consigue, por fin, abandonar ese ambiente: algunas rocas pueden empezar a calentarse precisamente al salir del mar.

La investigación añade así una incógnita concreta a cualquier explotación futura de estos depósitos. Antes de calcular únicamente cuánto metal contienen las profundidades oceánicas habrá que comprender también cómo se comportan esos minerales en superficie. En dos de las muestras estudiadas, el simple cambio de ambiente terminó con temperaturas superiores a los 100 grados y humo sobre la mesa del laboratorio.