У копальні в Південній Африці гірники відкопали пару алмазів із суперечливими хімічними сполуками. Знахідка має пролити нове світло на те, як утворюються алмази.
Ці два зразки цінного мінералу, що народилися на глибині сотень кілометрів у пластичній мантії Землі, містять вкраплення матеріалів, що утворюються в геть протилежних хімічних умовах. Це незвичайне поєднання дослідники схарактеризували як «практично неможливе».
Про що дізналися науковці?
Як і багато інших коштовних каменів, ці два алмази містять так звані включення – крихітні частинки навколишньої породи, захоплені в процесі формування алмазів. Більшість ювелірів не люблять такі вкраплення, але для вчених вони є цікавим джерелом інформації. Це особливо актуально для алмазів, що утворюються дуже глибоко – в недосяжній мантії, оскільки вони виносять ці включення практично недоторканими на поверхню. Інакше кажучи, мінерали підіймаються на сотні кілометрів угору, практично не змінюючись, пише Live Science.
У кожному з двох виявлених зразків є включення карбонатних мінералів, багатих на атоми кисню (стан, відомий як окиснений), а також бідних на кисень нікелевих сплавів (стан, відомий як відновлений). Подібно до того, як кислота та основа миттєво реагують, утворюючи воду і сіль, окиснені карбонатні мінерали та відновлені метали не співіснують довго. Зазвичай включення в алмазах містять лише один із цих складників. Тож не дивно, що їхня одночасна наявність спантеличила Якова Вайса, старшого викладача кафедри наук про Землю Єврейського університету в Єрусалимі та провідного автора дослідження.
Вайс та його команда були настільки розгублені, що навіть відклали вивчення знахідок на певний час. Провівши пізніше повторний аналіз алмазів, дослідники виявили, що включення відображають моментальний знімок реакції, яка спричинила появу цих блискучих каменів. Таким чином учені вперше підтвердили можливість утворення алмазів за взаємодії карбонатних мінералів та відновлених металів у мантії.
Завдяки новим зразкам науковцям уперше вдалося побачити середину цієї реакції у природному алмазі. «По суті, це дві сторони спектра окиснення», – зазначив Вайс у звітній статті. Ця знахідка має значення для розуміння того, що відбувається в таємничому центрі мантії. У міру того, як ви просуваєтеся глибше в землю, віддаляючись від поверхні, породи та мінерали стають більш відновленими, а молекул кисню стає дедалі менше. Але прямих свідчень цієї зміни в мантії практично немає.
Два нові алмази, що вийшли з глибини від 280 до 470 км під поверхнею Землі, стали першою перевіркою теоретичних даних про хімію мантії. За словами Вайса, один із висновків полягає в тому, що окиснений розплавлений матеріал залягає глибше, ніж передбачалося. Кімберліти – породи, що вивергаються разом з алмазами на поверхню, – окиснені. Тому дослідники вважали, що вони не можуть утворитися на глибині значно нижчій за 300 км. Проте отримані результати змусили вчених засумніватися в цьому.
За словами Вайса, реакції утворення алмазів, імовірно, відбуваються, коли карбонатні рідини затягуються вниз тектонічними плитами: це спричиняє контакт мінералів із високим вмістом кисню та металевих сплавів мантії.
Результати дослідження опублікував журнал Nature Geoscience.
