Винне стародавнє зіткнення: вчені розповіли, як з’явилися загадкові чорні алмази

Вчені з’ясували, що загадкові чорні алмази, які називаються «карбонадо» і зустрічаються в Бразилії та Центральній Африці, ймовірно, утворилися в результаті давнього удару по Землі, повідомляє Science Alert. До цього дослідникам не вдавалося з’ясувати, в якій гірській породі вони утворилися.

Зовні вони схожі на чорний камінь, який блищить як скло, але всередині усіяний дрібними порами. Якщо ж його розламати, всередині виявиться не один кристал, а щільне скупчення мініатюрних алмазів.

Вони не схожі на прозорі монокристали, які ограновують для ювелірних виробів. Усередині зерна карбонадо можуть ховатися численні порожнини та вкраплення різних мінералів — кожне з них, можливо, свідчить про певний етап історії каменю. На думку авторів нового дослідження, давнє зіткнення сприяло перенесенню матеріалу, багатого на вуглець, у глибинні шари Землі.

У ході дослідження вчені вивчили зразки карбонадо з бразильської геологічної формації Томбадор. Вони проаналізували вуглецевий склад, просвітили камені рентгенівськими променями та дослідили окремі зерна під електронним мікроскопом.

Першою загадкою, яку хотіли розгадати дослідники, стала поверхня каменів. Вчені порівняли її з оплавленою зовнішньою кіркою метеорита. Якби така поверхня виникла в результаті удару, це залишило б сліди в мікроскопічній структурі алмазу. Але дослідження показало, що звичайні кристали алмазу продовжуються й під поверхнею, а в досліджених зернах відсутні будь-які сліди ударного впливу. На деяких каменях також був присутній тонкий шар анатазу — мінералу, що складається з діоксиду титану. Під ним зберігалися окремі кристали алмазу, при цьому гладка поверхня охоплювала як шар анатазу, так і відкритий алмаз.

«Склоподібна поверхня мала сформуватися вже після відкладення цього мінералу», — заявив один із авторів дослідження Аттіла Демень.

Така послідовність подій вказує на те, що спочатку утворилося покриття. Пізніше флюїди могли частково розчинити і алмаз, і покриття, згладивши їхні поверхні. Тобто блиск може свідчити про пізніший етап історії каменю, а не про те, як алмаз утворився спочатку.

Щоб з’ясувати, звідки взявся вуглець у алмазах, дослідники виміряли співвідношення його різних форм. У більшості зразків це співвідношення нагадувало вуглець, що залишився від древніх живих організмів. Показники одного із зерен виявилися проміжними між характеристиками типового карбонаду та алмазів, що утворилися в глибинах Землі; можливо, цей вуглець мав змішане походження.

Але як же матеріал, який спочатку перебував на поверхні Землі, міг потрапити в глибину? «Єдиний шлях — це субдукція, причому дуже швидка; інакше пори всередині алмазу мали б зникнути», — сказав Демень.

Субдукція — це процес занурення матеріалу з поверхні в надра Землі. Згідно з моделлю, розробленою дослідниками, саме стрімке занурення пояснює, чому в цих алмазах збереглося так багато порожнин. Дослідники припускають, що такий процес міг бути запущений у результаті потужного зіткнення, що сталося на ранньому етапі існування Землі.

«Відомо також, що Земля зазнавала бомбардування космічними тілами розміром 100–200 км; це могло спровокувати швидку субдукцію», — зазначив Демень.

Багаті на органіку осадові породи, затягнуті вглиб, могли досягти мантії, де під впливом колосального тиску частина вуглецю, що містилася в них, перетворилася на алмази. Згодом магма, що піднімалася, могла зруйнувати алмазоносну породу й винести її уламки на поверхню. У пори породи проникали інші мінерали; у результаті ерозії уламки потрапляли в осадові відкладення, де під впливом флюїдів їхня поверхня згладжувалася.

Раніше вчені заявили, що глибоко в мантії Землі може ховатися схованка з квадрильйоном тонн алмазів. Разом з тим, вони знаходяться на глибині понад 160 кілометрів, що набагато глибше, ніж будь-коли досягала будь-яка бурова експедиція.