Małe wady diamentów kryją tajemnicę powstawania pierwszych kontynentów.
W nowym badaniu naukowcy wykorzystali inkluzje - niedoskonałości wyśmiewane przez jubilerów, ale cenne dla naukowców - do śledzenia powstawania diamentów. Odkryli, że minerały siarczkowe wewnątrz wtrąceń były ostatnie na powierzchni planety 2,5 miliarda lat temu, przed wzrostem tlenu w atmosferze.
Odkrycia ujawniają historię kontynentów i płaszcz, w którym tworzą się diamenty, powiedział kierownik badań Karen Smit, naukowiec z non-profit Gemological Institute of America. Diamenty w badaniu, znalezione w Afryce Zachodniej, wskazują, że starożytne kontynenty w tym regionie powstały w wyniku subdukcji, procesu, w którym jedna płyta skorupy pcha się pod drugą.
„Możemy śledzić 2,5 miliarda lat historii Ziemi tylko dzięki temu jednemu siarczkowi”, powiedział Smit dla Live Science.
Wewnątrz diamentu
Diamenty tworzą się głęboko w płaszczu. Smit powiedział, że większość z nich ma głębokość około 200 kilometrów, a niektóre jeszcze głębiej, około 250 do 435 mil (400 do 700 km). Najgłębsza dziura, jaką kiedykolwiek wykonano, odwiert Kola Superdeep w Rosji, przebił tylko 12,6 km. Diamenty są następnie wypuszczane na powierzchnię dość szybko przez głębokie erupcje wulkaniczne.
Smit i jej koledzy badali azot w diamentach z regionu Zimmi w Sierra Leone, gdy zauważyli, że inkluzje siarczków wielkości wielkości plamek w diamentach wykazują oznaki istnienia w płaszczu przed utworzeniem diamentów, co oznacza, że zostały uwięzione w krystalizacji diamenty i wyniesione na powierzchnię razem z nimi. Rozpoczęli badania izotopów siarki w obrębie wtrąceń. Izotopy są odmianami atomów o różnej liczbie neutronów w swoich jądrach.
To, co znaleźli, ujawniło, że wtrącenia były rzeczywiście bardzo stare. Tlen chroni siarkę przed niektórymi reakcjami ze światłem ultrafioletowym, więc badacze mogą stwierdzić, czy siarka powstaje w środowisku bogatym w tlen czy w środowisku o niskiej zawartości tlenu. Te izotopy powstały w atmosferze, zanim w atmosferze było dużo tlenu, około 2,5 miliarda lat temu, powiedział Smit. Same diamenty są znacznie młodsze i powstały około 650 milionów lat temu.
Historia kontynentów
Następnie naukowcy zbadali podobne wtrącenia w diamentach z kanadyjskiej kopalni Ekati. Wtrącenia te mają 3,5 miliarda lat i nie mają takich samych sygnałów izotopowych jak diamenty Afryki Zachodniej. Smit powiedział, że kontrast ten opowiada o tym, jak powstały kontynenty. Na początku kontynenty prawdopodobnie powstały z topniejącego płaszcza, który tryskał w górę w postaci bazaltu, podobnie jak dziś Islandia lub Hawaje. Minerały w tej skorupie powstały w płaszczu, nie stykając się z atmosferą.
Później w historii Ziemi subdukcja stała się ważna dla formowania stabilnych kontynentów. Jeden kawałek skórki zgrzytnąłby pod drugim; gęstszy materiał opadłby, a mniej gęsty materiał uformowałby się w skorupę kontynentalną. Smit powiedział, że w ten sposób siarka w zachodnioafrykańskich diamentach dostałaby się głęboko pod powierzchnię.
Najbardziej stabilna, długotrwała skorupa jest przymocowana do części płaszcza zwanych „kilami”, tak nazwanych, ponieważ stabilizują skorupę tak, jak kil stabilizuje statek. Smit powiedział, że więcej badań diamentów bogatych w włączenie może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób i dlaczego powstają te stępki. Jak dotąd istnieją tylko cztery lokalizacje na całym świecie, w tym Afryka Zachodnia i Kanada, z diamentami, które zawierają zarówno wtrącenia siarczkowe, jak i minerały używane do chwili powstania diamentów. Smit powiedział, że więcej lokalizacji pomogłoby dokładniej prześledzić historię Ziemi, ale badania te stanowią wyzwanie, ponieważ diamenty są niszczone w trakcie analizy.
„Potrzebujemy diamentów,” powiedział Smit, „aby zniszczyć dla nauki”.
