Виноват древний удар: ученые рассказали, как появились загадочные черные алмазы

Ученые выяснили, что загадочные черные алмазы, которые называются карбонадо и встречаются в Бразилии и Центральной Африке, вероятно, появились в результате древнего удара об Землю, сообщает Science Alert. До этого исследователям не удавалось выяснить, в какой горной породе они сформировались.

Внешне они похожи на черный камень, который блестит как стекло, но внутри усеян мелкими порами. Если же его разломать, внутри обнаружится не один кристалл, а плотное скопление миниатюрных алмазов.

Они не похожи на прозрачные монокристаллы, которые гранят для ювелирных изделий. Внутри зерна карбонадо могут скрываться многочисленные полости и вкрапления различных минералов — каждое из них, возможно, свидетельствует об определенном этапе истории камня. По мнению авторов нового исследования, древнее столкновение способствовало переносу богатого углеродом материала в глубинные слои Земли.

В ходе исследования ученые изучили образцы карбонадо из бразильской геологической формации Томбадор. Они проанализировали углеродный состав, просветили камни рентгеновскими лучами и изучили отдельные зерна под электронным микроскопом.

Первой загадкой, которую хотели разгадать исследователи, стала поверхность камней. Ученые сравнили ее с оплавленной внешней коркой метеорита. Если бы такая поверхность возникла в результате удара, это оставило бы следы в микроскопической структуре алмаза. Но исследование показало, что обычные кристаллы алмаза продолжаются и под поверхностью, а в изученных зернах отсутствуют какие-либо следы ударного воздействия. На некоторых камнях также присутствовал тонкий слой анатаза — минерала, состоящего из диоксида титана. Под ним сохранялись отдельные кристаллы алмаза, при этом гладкая поверхность охватывала как слой анатаза, так и открытый алмаз.

«Стекловидная поверхность должна была сформироваться уже после отложения этого минерала», — заявил один из авторов исследования Аттила Демень.

Такая последовательность событий указывает на то, что сначала возникло покрытие. Позднее флюиды могли частично растворить и алмаз, и покрытие, сгладив их поверхности. То есть, блеск может свидетельствовать о более позднем этапе истории камня, а не о том, как алмаз образовался изначально.

Чтобы выяснить, откуда взялся углерод из алмазов, исследователи измерили соотношение его различных форм. В большинстве образцов это соотношение напоминало углерод, оставшийся от древних живых организмов. Показатели одного из зерен оказались промежуточными между характеристиками типичного карбонадо и алмазов, сформировавшихся в глубинах Земли, возможно, у этого углерода было смешанное происхождение.

Но как же материал, который изначально находился на поверхности Земли, мог попасть в глубину? «Единственный путь — это субдукция, причем очень быстрая; в противном случае поры внутри алмаза должны были бы исчезнуть», — сказал Демень.

Субдукция — это процесс погружения материала с поверхности в недра Земли. Согласно модели, разработанной исследователями, именно стремительное погружение объясняет, почему в этих алмазах сохранилось так много пустот. Исследователи предполагают, что такой процесс мог быть запущен в результате мощного столкновения, произошедшего на раннем этапе существования Земли.

«Известно также, что Земля подвергалась бомбардировке космическими телами размером 100–200 км; это могло спровоцировать быструю субдукцию», — отметил Демень.

Богатые органикой осадочные породы, увлеченные вглубь, могли достичь мантии, где под воздействием колоссального давления часть содержащегося в них углерода превратилась в алмазы. Впоследствии поднимающаяся магма могла разрушить алмазосодержащую породу и вынести ее фрагменты на поверхность. В поры породы проникали другие минералы; в результате эрозии обломки попадали в осадочные отложения, где под воздействием флюидов их поверхность сглаживалась.

Ранее ученые заявили о том, что глубоко в мантии Земли может скрываться тайник с квадриллионом тонн алмазов. Вместе с тем, они находятся на глубине более 160 километров, что гораздо глубже, чем когда-либо достигала любая буровая экспедиция.