Un mineral găsit în defectele unui diamant conține sursa unei părți din căldura Pământului

Când vine vorba de a ști ce se află de fapt adânc în interiorul Pământului, diamantele sunt cel mai bun prieten al geologului.

Un mic fragment de rocă prins în interiorul unui diamant deschide acum o fereastră nou-nouță spre cum arată mantaua inferioară a planetei. În interiorul diamantului se află un mineral silicat nou identificat, numit davemaoit, care s-a putut forma doar în mantaua inferioară a Pământului, raportează cercetătorii pe 12 noiembrie în Ştiinţă. Este pentru prima dată când oamenii de știință reușesc să demonstreze definitiv că acest tip de mineral de la manta inferioară – tocmai prezis anterior din experimente de laborator – există de fapt în natură. Echipa a numit mineralul pentru binecunoscutul geofizician experimental de înaltă presiune Ho-kwang (Dave) Mao (SN: 16/03/04).

Diamantul care poartă incluziunea minerală indicatoare a provenit dintr-o mină din Botswana și s-a format la adâncimi mai mari de 660 de kilometri, limita superioară a mantalei inferioare a Pământului. Folosind tehnici analitice, inclusiv difracția cu raze X, imagistica cu fluorescență cu raze X și spectroscopie în infraroșu, mineralogul Oliver Tschauner de la Universitatea Nevada, Las Vegas, și colegii săi au identificat structura chimică și structura noului mineral, considerându-l ca un tip de calciu. perovskit silicat.

Oamenii de știință estimaseră anterior că aproximativ 5% până la 7% din mantaua inferioară trebuie să fie alcătuită din acest mineral, spune Tschauner. Dar este diabolic de dificil să observi în mod direct astfel de minerale din adâncimea Pământului. Asta pentru că mineralele care sunt stabile în presiunile intense ale mantalei inferioare – care se extinde până la 2.700 de kilometri sub suprafața Pământului – încep să-și rearanjeze structurile cristaline de îndată ce presiunea scade.

Chiar și cel mai obișnuit mineral al planetei, un silicat de fier de magneziu din mantaua inferioară, cunoscut sub numele de bridgmanit, a fost în mare parte teoretic până în 2014, când s-a descoperit că a apărut în mod natural într-un meteorit care s-a izbit în Australia cu o forță care a generat zdrobitor, asemănător mantalei adânci. presiuni în stâncă (SN: 27/11/14). Până în prezent, bridgmanitul este singurul alt mineral silicat de înaltă presiune confirmat că există în natură.

Diamantele acționează ca niște capsule ale timpului, blocând formele minerale originale în călătoria lor către suprafață. Descoperirea davemaoitei nu este doar o confirmare a existenței sale, dar dezvăluie și locația unor surse de căldură adânc în interiorul Pământului. Deși este un mineral de silicat de calciu, davemaoitul găzduiește, de asemenea, o galerie de diferite elemente care se strecoară în structura sa cristalină. Acestea includ elemente radioactive precum uraniu, toriu și potasiu, precum și elemente din pământuri rare. S-a considerat de mult timp că astfel de elemente radioactive produc aproximativ o treime din căldura care circulă în mantaua inferioară (celelalte două treimi sunt rămase din formarea inițială a planetei, acum 4,55 miliarde de ani). Prin identificarea compoziției chimice a davemaoitei, cercetătorii pot confirma acum unde se află acele elemente.

Asta pentru că diamantul din Botswana conținea și o formă de gheață de înaltă presiune, precum și un alt mineral de înaltă presiune cunoscut sub numele de wüstite (SN: 3/8/18). Prezența acelor incluziuni a ajutat la reducerea presiunilor aspre la care s-ar fi putut forma davemaoitul: undeva între 24 de miliarde de pascali și 35 de miliarde de pascali, spune Tschauner. Este greu de spus cu exactitate ce adâncime corespunde, adaugă el. Dar descoperirea leagă direct generarea de căldură (materialele radioactive), ciclul apei (gheața) și ciclul carbonului (reprezentat prin formarea diamantului însuși), toate în mantaua adâncă, spune Tschauner.

Un alt aspect intrigant al acestui nou mineral este că este surprinzător de bogat în potasiu în comparație cu previziunile de laborator, spune Sang-Heon Shim, geofizician la Arizona State University din Tempe. Cele mai multe eforturi experimentale de a crea mineralul au rezultat cu „perovskit de silicat de calciu aproape pur”, spune Shim. Oamenii de știință pot doar specula acum care a fost sursa de potasiu suplimentar, dar această compoziție neașteptată sugerează că mantaua inferioară poate fi un amestec mai pestriț decât se credea, cu complexitate dificil de prezis doar din studiile de laborator.