Diamantele aflate la 470 km adâncime dezvăluie chimia ascunsă a Pământului

Două diamante dintr-o mină sud-africană au oferit o privire detaliată asupra mantalei Pământului, la adâncimi cuprinse între 280 și 470 de kilometri.

Echipa de la Universitatea Ebraică din Ierusalim a descoperit primele dovezi directe ale existenței unor aliaje metalice nichel-fier și a unor carbonați bogați în nichel, adânc în manta. Descoperirea a fost făcută prin studierea unor incluziuni microscopice din diamantele provenite din mina Voorspoed, Africa de Sud.

• ADHD în viața de zi cu zi: ce îngreunează concentrarea și ce ajută, concret
• Cele mai consumate băuturi din lume au un efect crucial pentru sănătatea oaselor noastre

„Incluziunile lor – fie aliaje la scară nanometrică, fie minerale formate la presiune mare – oferă una dintre puținele înregistrări naturale ale condițiilor existente la sute de kilometri sub picioarele noastre,” au precizat cercetătorii în comunicat.

Mantaua Pământului este un strat uriaș care alimentează vulcanii, reciclează scoarța planetei și îi reglează dezvoltarea pe termen lung. Însă la acele adâncimi, multe reacții rămân invizibile.

De mult timp, geologii au încercat să le înțeleagă prin modele și experimente. Aceste modele preziceau că la adâncimi de circa 250–300 km ar trebui să existe un tip special de metal: aliaje metalice bogate în nichel. Până acum, demonstrarea acestor predicții era imposibilă din cauza lipsei de mostre naturale.

Diamante ce conservă reacții chimice

Descoperirea a venit prin analizarea incluziunilor nano și microscopice – mici imperfecțiuni prinse în diamantele din Africa de Sud. Aceste diamante au acționat ca niște „capsule ale timpului”, conservând o imagine rară a proceselor din adâncul Pământului.

„Este o privire rară asupra chimiei mantalei în acțiune,” a spus Yaakov Weiss, autorul principal al studiului. „Diamantele funcționează ca mici capsule ale timpului, păstrând o reacție care altfel ar dispărea pe măsură ce mineralele s-ar reechilibra cu mediul înconjurător.”

Incluziunile au conținut și alte minerale ce confirmă originea diamantelor în mantaua superioară profundă și în zona de tranziție superficială. Studiul a evidențiat prezența atât a aliajului nichel-fier, cât și a carbonaților bogați în nichel. În mod normal, aceste două substanțe ar reacționa imediat și nu ar coexista, scrie InterestingEngineering.

Această coexistență neașteptată indică o reacție de înghețare redox-metasomatică – proces ce are loc atunci când un topit oxidat, bogat în carbon, pătrunde într-o rocă a mantalei săracă în oxigen, dar bogată în metale. Interacțiunea ar fi generat carbonații bogați în nichel și ar fi oxidat rocile mantalei din jur.

Descoperirile aduc noi perspective asupra formării vulcanilor

În plus, studiul arată că diamantele se pot forma prin reacția dintre minerale carbonatice și metale reduse din manta. Aceasta susține teoria conform căreia diamantele iau naștere atunci când fluidele carbonatice, transportate în manta prin plăci tectonice subductate, reacționează cu aliajele metalice.

De asemenea, oferă o posibilă explicație pentru motivul pentru care unele diamante conțin atomi de nichel în structura lor cristalină – un mister vechi.

Mai mult, rezultatele aduc noi perspective asupra formării vulcanilor: îmbogățirea mantalei cu elemente precum carbonul și potasiul în timpul acestor reacții ar putea fi o etapă-cheie în generarea unor magme vulcanice specifice, precum kimberlitele, care aduc diamantele la suprafață.

Rezultatele au fost publicate în revista Nature Geoscience.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință au găsit „lumi ascunse” adânc în mantaua Pământului

Safirele se formează în „inimile vulcanilor”, nu în mantaua Pământului, așa cum se credea

Oamenii de știință au extras un kilometru de rocă din mantaua Pământului într-o misiune record

Impactul masiv al unui meteorit a creat cea mai fierbinte rocă din mantaua Pământului