Алмаз з глибини 660 км відкриває таємниці Землі: як вдалося дістати камінь з надр планети (фото)

Час від часу Земля вивергає підказки про загадкові процеси, що відбуваються в її надрах. Йдеться про крихітні хтоничні алмази, які містять у собі скеррики рідкісного мінералу. З цих маленьких фрагментів вчені можуть отримати частинки інформації про те, що насправді відбувається в надрах Землі, пише Science Alert.

Дивовижний алмаз, що утворився на глибині близько 660 кілометрів під поверхнею планети, тепер опинився в руках науковців. Він був знайдений у алмазній шахті в Ботсвані. Камінь пронизаний дефектами, що містять сліди рингвудиту, ферропериклазу, енстатиту, а також інших матеріалів, що вказують на їхній вік. Більше того, сліди цих матеріалів також вказують на те, що середовище, де утворився алмаз — межа між верхньою та нижньою мантією, також відома як 660-кілометровий розрив, багатий водою.

За словами провідного автора дослідження, мінералогічного фізика Тингтинга Гу з Геммологічного інституту Нью-Йорка та Університету Пердью, наявність рингвудиту разом з водними фазами вказує на те, що в цій межі панує волога середовище.

Не секрет, що більша частина поверхні Землі покрита океаном. Однак раніше вчені вже довели, що в надрах нашої планети приховано значно більший запас води, ніж ми бачимо на її поверхні. Водночас земна кора — тріщинувата і фрагментована структура з окремими тектонічними плитами, які стикаються одна з одною і прослизають під краями одна одної. В цих зонах субдукції вода проникає глибше в надра Землі, досягаючи її нижньої мантії.

З часом, як вважають вчені, вода повертається на поверхню через вулканічну активність. Цей цикл всмоктування-виплеску відомий як цикл глибинної води, окремий від циклу води, що діє на поверхні. Вчені відзначають, що знання про те, як це працює, і скільки там води, важливе для розуміння геологічної активності Землі. Наявність води також може впливати на вибухонебезпечність вулканічного виверження і, ймовірно, відіграє роль у сейсмічній активності.

На жаль, технології все ще не дозволяють людям опуститися в надра Землі, тому вченим доводиться використовувати докази, які надає сама планета. Наприклад, у формі алмазів, які формують кристалічні решітки при екстремальному heat і тиску.

У ході дослідження Гу з колегами детально вивчили цей особливий алмаз і виявили 12 мінеральних включень і молочно-біле скупчення включень. Далі команда використала мікрораманову спектроскопію та рентгенівську дифракцію, що допомогло визначити їхню природу. Серед включень вони виявили сукупність рингвудиту (силиката магнію) у контакті з ферропериклазом (оксид магнію/заліза) та енстатитом (ще один силікат магнію з іншим складом).

При високих тисках у перехідній зоні рингвудит розпадається на ферропериклаз та ще один мінерал — бриджманіт. При нижчих тисках, ближче до поверхні планети, бриджманіт перетворюється на енстатит. Наявність цих мінералів в алмазі розповідає історію про подорож і вказує на те, що камінь утворився глибоко в надрах Землі, а потім повернувся в кору.

Аналіз також показав, що рингвудит мав особливості, що свідчать про те, що він є водяним за своєю природою — тобто, мінералом, що утворився в присутності води. Тим часом інші мінерали, виявлені в алмазі, такі як брусит, також є водяними. Ці підказки вказують на те, що середовище, в якому утворився алмаз, було вологим.

Варто зазначити, що вчені і раніше знаходили докази наявності води в перехідній зоні, однак їх було недостатньо, щоб оцінити запаси води в надрах Землі. Тепер робота Гу з колегами вказує на те, що в надрах Землі відбувається плескання. Попередні дослідження показали, що Земля всмоктує набагато більше води, ніж ми думали раніше. Це може врешті-решт дати нам відповідь на питання, де вона зберігається.