Їх не повинно існувати: у південноафриканській копальні знайдено найдивніші алмази у світі

Пара алмазів, виявлених у південноафриканській копальні, що утворилися на глибині в сотні кілометрів у пластичній мантії Землі, містить вкраплення матеріалів, що утворюються в абсолютно протилежних хімічних умовах. Це поєднання настільки незвичайне, що вчені вважали їхнє існування "майже неможливим", пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Найдивніші зразки алмазів

За словами дослідників, присутність цих речовин в алмазах відкриває вікно в хімічні процеси в мантії, а також реакції, що породжують алмази. Учені вивчили дорогоцінне каміння і виявили, що воно містить так звані включення — крихітні частинки навколишніх порід, захоплені в процесі формування алмазів.

Вкраплення в алмазах навряд чи сподобаються ювелірам, але є цікавим джерелом інформації для вчених. Це особливо важливо з огляду на те, що алмази утворюються глибоко під землею в недосяжній для нас мантії й переносять у собі вкраплення майже недоторканими на поверхню. Простими словами, це єдиний спосіб, як ці мінерали можуть піднятися на поверхню планети без змін.

Вчені вивчили зразки та виявили, що вони містять вкраплення карбонатних мінералів, багатих на атоми кисню і бідних на кисень нікелевих сплавів. Подібно до того, як кислота й основа миттєво реагують, утворюючи воду і сіль, окислені карбонатні мінерали й відновлені метали не співіснують довго. За словами старшого викладача кафедри наук про Землю Європейського університету в Єрусалимі Якова Вайса, особливо дивним видається те, що зазвичай алмазні вкраплення містять лише один із цих компонентів, а тому одночасна присутність одразу двох спантеличила вчених.

Дослідники були настільки здивовані, що відклали зразки на роки. Пізніше було проведено повторний аналіз, який показав, що вкраплення фіксують моментальний знімок реакції, що створила алмази. Дані вперше підтверджують, що алмази можуть утворитися під час взаємодії карбонатних мінералів і відновлених металів у мантії.

Зазначимо, що нові зразки — перший в історії випадок, коли вченим вдалося побачити середню точку цієї реакції в природному алмазі. За словами Вайса, по суті зразки фіксують дві сторони спектра окислення.

Вважається, що знахідка має значення для розуміння того, що знаходиться в таємничому центрі мантії. У міру просування вглиб Землі породи та мінерали стають дедалі більш відновленими, з дедалі меншою кількістю доступних молекул кисню. Однак до цього моменту існувало мало доказів цього переходу з мантії.

Теоретичні розрахунки дають вченим уявлення про те, як Земля переходить з окисленого стану у відновлений з глибиною. За словами професора кафедри наук про Землю, океан і атмосферу Університету Британської Колумбії Майї Копилової, раніше вже було відомо про це скорочення завдяки деяким емпіричним даним, отриманим на основі реальних зразків на глибині до 200 кілометрів. Однак те, що відбувається на глибині понад 200 кілометрів залишалося лише гіпотезою — отримати зразки з такої глибини надзвичайно складно.

Глибока хімія Землі

Нові зразки змінюють усе: вони отримані з глибини від 280 до 470 кілометрів і є першою реальною перевіркою фактів, що стосуються "теоретичної хімії Землі". Тепер учені вважають, що окислений розплавлений матеріал існує глибше, ніж передбачалося. Кімберліти, породи, що вивергаються і виносять алмази на поверхню, окислені, тому дослідники вважали, що вони не можуть утворитися на глибині, значно нижчій за 300 км. Але нові дані вказують, що це не так.

За словами Вайса, реакції алмазоутворення, ймовірно, відбуваються, коли карбонатні флюїди затягуються вниз субдукуючими тектонічними плитами. Це призводить до контакту мінералів з важким киснем і сплавами мантії.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що вчені розкрили секрет одного з найрідкісніших алмазів у світі вартістю $2,6 млн.

Раніше Фокус писав про те, що фізики створили алмази всього за 150 хвилин.