Алмаз с глубины 660 км раскрывает тайны Земли: как удалось заполучить камень из недр планеты

Время от времени Земля извергает подсказки о загадочных процессах, происходящих в ее недрах. Речь о крошечных хтонических алмазах, заключающих в себе скеррики редкого минерала. Из этих крохотных фрагментов ученые могут почерпнуть крупицы информации о том, что на самом деле происходит в недрах Земли, пишет Science Alert.

Удивительный алмаз, образовавшийся на глубине около 660 километров под поверхностью планеты, теперь оказался в руках ученых. Он был найден в алмазной шахте в Ботсване. Камень пронизан изъянами, содержащими следы рингвудита, ферропериклаза, энстатита, а также других материалов, указывающих на их возраст. Более того, следы этих материалов также указывают на то, что среда, где образовался алмаз — раздел между верхней и нижней мантией, также известный как 660-километровый разрыв, богатый водой.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

По словам ведущего автора исследования, минералогического физика Тингтинга Гу из Геммологического института Нью-Йорка и Университета Пердью, наличие рингвудита вместе с водными фазами указывает, что в этой границе царит влажная среда.

Не секрет, что большая часть поверхности Земли покрыта океаном. Однако ранее ученые уже доказали, что в недрах нашей планеты скрыт значительно больший запас воды, чем мы видим на ее поверхности. В то же время земная кора — потрескавшаяся и фрагментированная структура с отдельными тектоническими плитами, которые соприкасаются друг с другом и проскальзывают под краями друг друга. В этих зонах субдукции вода просачивается глубже в недра Земли, достигая ее нижней мантии.

Со временем, как полагают ученые, вода возвращается на поверхность посредством вулканической активности. Этот цикл всасывания-выплескивания известен как цикл глубинной воды, отдельный от цикла воды, действующего на поверхности. Ученые отмечают, что знание того, как это работает, и сколько там воды, важно для понимания геологической активности Земли. Присутствие воды также может влиять на взрывоопасность вулканического извержения и, вероятно, играет роль в сейсмической активности.

Увы, технологии все еще не позволяют людям опуститься в недра Земли, а потому ученым приходится использовать доказательства, которые предоставляет сама планета. Например, в форме алмазов, которые образуют кристаллические клетки при экстремальной жаре и давлении.

В ходе исследования Гу с коллегами подробно изучили этот особенный алмаз и обнаружили 12 минеральных включений и молочно-белое скопление включений. Далее команда использовала микрорамановскую спектроскопию и рентгеновскую дифракцию, что помогло определить их природу. Среди включений они обнаружили совокупность рингвудита (силиката магния) в контакте с ферропериклазом (оксид магния/железа) и энстатитом (еще один силикат магния с другим составом).

При высоких давлениях в переходной зоне рингвудит распадается на ферропериклаз и еще один минерал — бриджманит. При более низких давлениях ближе к поверхности планеты бриджманит превращается в энстатит. Присутствие этих минералов в алмазе рассказывает историю о путешествии и указывает на то, что камень образовался глубоко в недрах Земли, а затем вернулся в кору.

Анализ также показал, что рингвудит имел особенности, предполагающие, что он является водным по своей природе — то есть, минералом, образованным в присутствии воды. Между тем, другие минералы, обнаруженные в алмазе, такие как брусит, также являются водными. Эти подсказки указывают на то, что среда, в которой образовался алмаз, была влажной.

Отметим, что ученые и ранее находили доказательства наличия воды в переходной зоне, однако их было недостаточно, чтобы оценить запасы воды в недрах Земли. Теперь работа Гу с коллегами указывает на то, что в недрах Земли происходит плескание. Предыдущие исследования показали, что Земля всасывает гораздо больше воды, чем мы думали ранее. Это может наконец дать нам ответ на вопрос, где она хранится.