Mercurio nació con una corteza de grafito y un núcleo casi sin carbono
Tres nuevos estudios experimentales reconstruyen la infancia del planeta más cercano al Sol: un mundo cubierto por un océano de magma, extremadamente pobre en oxígeno y coronado por una costra negra de grafito. Los resultados revelan también que el azufre transformó el manto de Mercurio, favoreció el volcanismo y ayudó a mantener parcialmente líquido su gigantesco núcleo metálico.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Imagen en color realzado de Mercurio obtenida por la sonda MESSENGER. Los tonos azules señalan materiales oscuros y poco reflectantes, asociados en parte a restos de su antigua corteza de grafito, mientras que las vetas claras corresponden a depósitos más jóvenes expulsados por impactos. Cortesía: NASA/JHU Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington.
Un Mercurio negro y fundido
Durante sus primeros millones de años de vida, Mercurio debió de parecerse muy poco al mundo gris, abrasado y cubierto de cráteres que hoy conocemos. La energía liberada durante su formación, los impactos y la desintegración de elementos radiactivos fundieron buena parte del planeta y crearon un océano global de magma de cientos de kilómetros de profundidad.
Sobre aquella masa incandescente flotaba una corteza negra de grafito. Debajo, minerales y sulfuros se hundían lentamente mientras un gigantesco núcleo metálico ocupaba casi todo el interior.
Esa escena ocurrió hace más de 4.000 millones de años y no puede observarse directamente. Mercurio es el único planeta rocoso del que no poseemos muestras, y hasta ahora ningún meteorito ha podido atribuirse con seguridad a él. Sin embargo, tres estudios encabezados por investigadores de la Universidad de Lieja y la KU Leuven, en Bélgica, han logrado reproducir en el laboratorio algunos de los procesos que modelaron su estructura.
Los trabajos reconstruyen el viaje del carbono desde el océano de magma hasta la superficie, la cristalización del manto y el papel decisivo que desempeñó el azufre en la evolución térmica y volcánica del planeta.
BepiColombo inicia la etapa decisiva de su viaje
Los resultados llegan en un momento especialmente oportuno. El pasado 3 de septiembre, tras casi ocho años de viaje, el módulo que ha impulsado la misión europeo-japonesa BepiColombo se separó con éxito de sus dos orbitadores científicos.
La nave inició así la compleja fase de aproximación que debe conducirla a la órbita de Mercurio el 21 de noviembre. Los dos orbitadores, el europeo Mercury Planetary Orbiter (MPO) y el japonés Mio, se separarán en diciembre y comenzarán sus observaciones científicas en abril de 2027, según el calendario actualizado de la Agencia Espacial Europea.
Hasta que lleguen esos datos, los científicos solo pueden viajar al interior del planeta construyendo pequeños Mercurios dentro de una prensa.
La petrología experimental utiliza cápsulas diminutas, hornos y dispositivos de alta presión para someter mezclas de silicatos, metales, carbono y azufre a las condiciones que debieron de existir durante la formación planetaria. En estos experimentos se alcanzaron temperaturas de entre unos 1.100 ºC y 2.170 ºC y presiones equivalentes a las existentes desde las regiones superficiales del manto hasta el límite con el núcleo.
Después de enfriar bruscamente las muestras, los investigadores analizaron los minerales, vidrios, metales y sulfuros resultantes. De este modo pudieron seguir el comportamiento de cada elemento durante la separación del núcleo, el manto, la corteza y la atmósfera primitiva.
Recreación artística de BepiColombo sobrevolando Mercurio. La misión de la ESA y JAXA estudiará la composición, el campo magnético y la estructura interna del planeta. Cortesía: ESA/ATG medialab.
Por qué el carbono no terminó en el núcleo de Mercurio
La primera sorpresa se refiere al comportamiento del carbono. En condiciones relativamente oxidantes, este elemento posee una fuerte afinidad por el hierro metálico. Los geoquímicos lo describen como un elemento siderófilo: al separarse el núcleo, el carbono acompaña al metal y se hunde con él.
Pero el estudio publicado en Nature Communications demuestra que esa regla cambia cuando el ambiente es tan reductor, o sea, tan pobre en oxígeno químicamente disponible, como es el caso de Mercurio.
Los geoquímicos expresan estas condiciones mediante la llamada fugacidad de oxígeno. Esta magnitud no solo mide cuánto oxígeno existe, sino su capacidad para intervenir en reacciones químicas. El punto de referencia suele ser el equilibrio entre hierro y óxido de hierro, conocido como tampón hierro-wüstita o IW.
Los nuevos experimentos indican que Mercurio se diferenció probablemente entre IW–6 e IW–6,5. Esto significa que la disponibilidad química de oxígeno era aproximadamente un millón de veces inferior a la del equilibrio hierro-wüstita.
🗣️ «En condiciones relativamente oxidantes, el carbono prefiere el metal y entra en el núcleo», resume Bernard Charlier, geólogo de la Universidad de Lieja.
En el ambiente extremadamente reductor de Mercurio, sin embargo, pierde gran parte de esa afinidad. En vez de acompañar al hierro hacia las profundidades, una fracción considerable permanece en el océano de magma.
Así se formó la corteza de grafito de Mercurio
A medida que este se enfría, el carbono cristaliza en forma de grafito. La diferencia de densidad decidió entonces su destino.
Con unos 2.260 kilogramos por metro cúbico, el grafito es bastante más ligero que el magma de silicatos que lo rodea. Sus cristales ascendieron y se acumularon en la superficie, de manera parecida a una escoria que flota sobre un metal fundido.
«El grafito es demasiado ligero para hundirse; flota y forma una corteza primitiva», explica Olivier Namur, de la KU Leuven.
Los cálculos indican que aquella cubierta pudo tener entre 40 y 120 metros de espesor. No era una corteza rocosa convencional, sino una piel de carbono comparable, a escala planetaria, con una gigantesca mancha de mina de lápiz.
La estimación encaja con los terrenos oscuros detectados por la sonda MESSENGER, cuyo bajo brillo se ha atribuido a materiales que contienen entre un 1 % y un 3 % de carbono, aunque un estudio publicado en Nature Astronomy rebajó la abundancia media superficial a menos del 1%.
Ahora bien, aquella piel de grafito no se conserva intacta: miles de millones de años de impactos y erupciones la fragmentaron y mezclaron con las lavas que formaron la corteza secundaria.
Evolución de Mercurio desde un joven planeta cubierto por un océano de magma y una corteza de grafito hasta su estructura actual, con manto sólido y núcleo parcialmente líquido. Cortesía: Universidad de Lieja/Bernard Charlier.
Una corteza que funciona como un «oxímetro» fósil
El espesor de la capa de grafito proporciona una forma indirecta de calcular las condiciones químicas bajo las cuales se formó Mercurio.
Si el planeta hubiera sido algo más oxidante, casi todo el carbono habría acabado en el núcleo y la corteza negra sería demasiado delgada. Por el contrario, si las condiciones hubieran sido más reductoras que IW–7, se habría formado una capa de kilómetros de espesor. La horquilla que reproduce mejor las observaciones de la sonda MESSENGER se sitúa entre IW–6 e IW–6,5, cerca del ambiente químico calculado para la nebulosa solar en la región próxima al joven Sol. Mercurio pudo, por tanto, diferenciarse mientras todavía interactuaba con un entorno rico en hidrógeno.
El modelo también supone que el océano de magma contenía hidrógeno, probablemente heredado de los materiales que construyeron el planeta y del gas de la nebulosa. En esas condiciones, parte del carbono pudo disolverse en forma de especies químicas enlazadas con hidrógeno.
Mercurio habría estado envuelto asimismo por una atmósfera primitiva rica en monóxido de carbono, hidrógeno y metano, con cantidades menores de dióxido de carbono y vapor de agua. Su baja gravedad, la intensa radiación solar y los grandes impactos acabaron borrándola.
El enorme núcleo de Mercurio contiene poco carbono
El grafito de la superficie podría hacer pensar que Mercurio esconde también un núcleo rico en carbono. Los experimentos sostienen justo lo contrario. En las condiciones necesarias para formar una corteza de entre los 40 metros y los 120 metros, la concentración de carbono en el núcleo no superaría los 5.000 microgramos por gramo, es decir, aproximadamente un 0,5 %.
Esta cantidad es demasiado pequeña para explicar la baja densidad del núcleo respecto al hierro puro. Los principales responsables de ese déficit deben de ser otros elementos más ligeros, especialmente el silicio y, en menor proporción, el azufre.
El modelo calcula que el núcleo podría contener hasta un 8% - 10% de silicio y alrededor de un 2,5% - 5% de azufre. Ambos elementos rebajan de forma considerable el punto de fusión del hierro y ayudarían a explicar por qué una parte del núcleo continúa líquida después de 4.500 millones de años.
Esa fracción fundida es indispensable para alimentar la dinamo que genera el débil pero persistente campo magnético de Mercurio. Los cálculos permiten incluso la existencia de una capa rica en hierro y azufre, de menos de 80 kilómetros, sobre el núcleo dominado por hierro y silicio.
¿Existe una capa de diamantes dentro de Mercurio?
En cambio, plantean dificultades para una de las hipótesis más llamativas de los últimos años. Un trabajo publicado en 2024 en la revista Nature Communications propuso que en el límite entre el núcleo y el manto podría existir una capa de diamante de alrededor de 15 kilómetros. Esta se habría formado cuando el carbono expulsado por el núcleo durante su cristalización ascendió hasta la parte superior del metal líquido.
El nuevo modelo no descarta completamente esa posibilidad, especialmente si el núcleo exterior se ha ido enriqueciendo en carbono. Sin embargo, concluye que el carbono disponible durante la diferenciación inicial solo permitiría formar una capa de diamante de decenas de metros y únicamente bajo condiciones más reductoras que IW–7.
La supuesta capa de diamante debe considerarse, por tanto, una hipótesis pendiente de confirmación, no una estructura demostrada. Las mediciones geofísicas de BepiColombo podrían ayudar a establecer cuál de los modelos describe mejor el interior del planeta.
Mapa global de Mercurio en color realzado elaborado con imágenes de MESSENGER. Los tonos destacan diferencias químicas, mineralógicas y físicas entre sus terrenos. Cortesía: NASA/JHUAPL/Carnegie Institution of Washington.
Un manto de Mercurio organizado en capas minerales
El segundo capítulo de la historia se desarrolla en el manto. En otro de los estudios, publicado en Advances in Geochemistry and Cosmochemistry, los investigadores enfriaron de manera progresiva mezclas inspiradas en las condritas de enstatita, unos meteoritos muy pobres en oxígeno que se consideran posibles análogos de los materiales con los que se formó Mercurio.
La cristalización experimental no produjo un manto uniforme. Los primeros minerales en aparecer fueron la enstatita y la forsterita, cuya proporción dependía de la relación entre magnesio y silicio. Estos cristales se hundieron y levantaron desde abajo una pila de capas minerales.
En un planeta relativamente rico en silicio se formaría una base dominada por enstatita; si parte de ese silicio había emigrado al núcleo, el fondo sería más rico en forsterita. Más tarde cristalizaron clinopiroxeno, cuarzo y plagioclasa.
El resultado fue un manto estratificado, con una región inferior refractaria, difícil de fundir, y una zona superior más fértil, enriquecida en clinopiroxeno.
El manto fértil alimentó la corteza volcánica
Per hay más. Los cálculos sugieren que una franja fértil de unos 140 kilómetros pudo generar, al fundirse parcialmente, aproximadamente 40 kilómetros de corteza volcánica, una cifra compatible con las estimaciones geofísicas del espesor de la corteza de Mercurio.
La diversidad de lavas observada por la MESSENGER no exigiría, por tanto, varios mantos distintos: podría proceder de diferentes profundidades y grados de fusión dentro de una misma estructura heterogénea.
La estabilidad de aquella arquitectura es otra cuestión. Un modelo publicado en 2023 por los investigadores Megan D. Mouser y Nicholas Dygert, de la Universidad de Tennessee, en la revista JGR Planets concluyó que las capas más densas situadas sobre otras más ligeras pudieron volverse inestables e intercambiar sus posiciones durante los primeros 100 millones de años.
Este proceso, denominado vuelco del manto, habría mezclado parcialmente los depósitos minerales y creado las fuentes químicamente diversas que alimentaron las grandes provincias volcánicas de Mercurio.
El azufre mantuvo fértil el manto
El azufre es la pieza que conecta todos estos procesos. Las lavas de Mercurio contienen entre un 1,5% y un 4% de este elemento, unas concentraciones extraordinarias para la superficie de un planeta rocoso.
Los experimentos descritos en Earth and Planetary Science Letters demuestran que una concentración de azufre de hasta el 6 % puede rebajar en unos 200 °C la temperatura a la que el magma comienza a cristalizar.
El azufre se asocia con el magnesio y el calcio, modifica la estructura del líquido y altera el orden en que aparecen los minerales. Esto significa que el manto pudo producir grandes cantidades de magma a temperaturas menores de las calculadas hasta ahora.
Para originar las lavas de la región rica en magnesio, por ejemplo, bastaría una temperatura potencial del manto de unos 1.600 ºC, aproximadamente 50 grados menos que en modelos anteriores. En otras regiones volcánicas, las temperaturas requeridas descenderían hasta unos 1.375 ºC-1.470 ºC.
El azufre convirtió así el manto de Mercurio en un depósito más fértil y permitió que el volcanismo continuara mientras el planeta se enfriaba.
Etapas de la llegada de BepiColombo a Mercurio, desde la separación del módulo de transferencia hasta el comienzo de las operaciones científicas en abril de 2027. Crédito: ESA.
El grafito retrasó el enfriamiento del océano de magma
Este metal amarillo también prolongó la solidificación del océano de magma. Una corteza de grafito de más de cien metros habría actuado como aislante, mientras que la reducción de la temperatura de cristalización disminuía el flujo de calor hacia el exterior.
Aunque la duración absoluta depende del espesor de esa cubierta, una disminución de 200 °C prolongaría el enfriamiento aproximadamente un 11%.
Al mismo tiempo, el azufre hacía el magma menos viscoso y facilitaba que cristales de apenas medio milímetro vencieran las corrientes convectivas y se hundieran. Este proceso favoreció la cristalización fraccionada y la construcción del manto por capas.
Los sulfuros siguieron el camino contrario al grafito. Como eran más densos que el magma, tendieron a hundirse y quedaron almacenados en el manto. Con ellos pudieron viajar elementos productores de calor como el uranio y el torio.
El potasio y otros elementos incompatibles se habrían concentrado en los últimos líquidos. El modelo predice incluso una capa superficial enriquecida en elementos productores de calor, comparable —aunque químicamente diferente— al depósito KREEP situado bajo algunas regiones de la corteza lunar.
Qué podrá descubrir BepiColombo
BepiColombo buscará las huellas de esta historia con una resolución que MESSENGER no tenía. Sus instrumentos cartografiarán la composición elemental y mineralógica, examinarán los terrenos oscuros y compararán las diferentes provincias volcánicas.
Las mediciones de gravedad, topografía y campo magnético ayudarán a precisar el tamaño, la composición y el estado físico del núcleo. Los nuevos mapas también permitirán comprobar si el grafito está distribuido de la manera que predicen los modelos y si la diversidad de lavas refleja la existencia de un manto estratificado.
Los experimentos han convertido unas pocas señales remotas en una narración coherente: Mercurio nació en condiciones extremadamente pobres en oxígeno, quedó cubierto por una corteza de grafito y desarrolló un manto cuya evolución estuvo dirigida por el azufre.
Ahora corresponde a BepiColombo averiguar cuánto queda de aquel planeta negro bajo la superficie gris que vemos hoy.▪️(6-septiembre-2026)
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- Mercurio tuvo una corteza primitiva de grafito de entre 40 y 120 metros de espesor, formada cuando los cristales de carbono flotaron sobre un océano global de magma.
- El planeta se formó en condiciones extremadamente reductoras, con una disponibilidad de oxígeno unas seis órdenes de magnitud inferior al equilibrio entre hierro y óxido de hierro.
- El núcleo contiene menos de un 0,5% de carbono, una cantidad insuficiente para explicar su baja densidad.
- El silicio y el azufre serían los principales elementos ligeros del núcleo y habrían contribuido a mantenerlo parcialmente fundido.
- El azufre redujo hasta 200 °C la temperatura de cristalización del magma, facilitando la generación de lavas y prolongando la evolución volcánica.
- BepiColombo podrá comprobar estos modelos mediante nuevas mediciones de la superficie, la gravedad, el campo magnético y la estructura interna de Mercurio.
Información facilitada por la Universidad de Lieja
Fuentes:
Namur, O., Charlier, B., Cartier, C. et al. Carbon distribution in planet Mercury from magma ocean evolution to graphite crust and core composition. Nature Communications (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-75458-y
Saracino, F., Charlier, B., Zhang, Y., & Namur, O. The crystallization of Mercury’s magma ocean and the formation of its primordial mantle structure. Advances in Geochemistry and Cosmochemistry (2026). DOI: https://doi.org/10.33063/agc.v2i1.1003
Xiaofeng Lu, Olivier Namur, Yongjiang Xu, Bernard Charlier, Yanhao Lin. Mantle melting and magma ocean dynamics on Mercury impacted by sulfur in reduced mafic magmas. Earth and Planetary Science Letters (2026). DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120123
