Według najnowszych badań największe na świecie i najcenniejsze diamenty mogą rodzić się w kieszeniach z ciekłego metalu znajdujących się głęboko w ziemi.
Odkrycie to sugeruje, że kieszenie ciekłego metalu przebijane przez warstwę płaszcza Ziemi, między skorupą a rdzeniem planety, mogą odgrywać kluczową rolę w tym, jak węgiel i inne pierwiastki mają kluczowe znaczenie dla cyklu życia między wnętrzem Ziemi a powierzchnią planety, twierdzą naukowcy.
Generalnie diamenty formują się głęboko w gorącej skale płaszcza Ziemi, unosząc się na powierzchnię wraz z erupcjami wulkanicznymi. Największym dotychczas znalezionym diamentem o jakości klejnotów jest diament Cullinan, który został odkryty w Afryce Południowej w 1905 r. Diament o masie 3 106,75 karata, który został następnie pocięty na kilka wypolerowanych kawałków, ważył początkowo 1,37 funta. (621,35 gramów) i miał około 3,86 cala (9,8 centymetra) długości.
Poprzednie badania wykazały, że największe na świecie diamenty jakości klejnotów wyróżniają się na tle mniejszych klejnotów nie tylko pod względem wielkości, ale także składu i struktury.
„Mają bardzo mało inkluzji uwięzionych w nich - to znaczy materiał, który nie jest diamentem” - powiedział główny autor badania Evan Smith, geolog z Gemological Institute of America w Nowym Jorku. „Są one również stosunkowo czyste, co oznacza, że większość z tych diamentów jest zbudowana z samych atomów węgla, w przeciwieństwie do wielu innych diamentów, które zawierają tu i ówdzie atomy azotu, zastępując ich atomy węgla”.
Ponadto, gdy największe diamenty są w stanie szorstkim, niepolerowanym, „mają nieregularny kształt, jak lizak, który był w czyichś ustach, zamiast ładnych, symetrycznych kryształów, o których często myśli się z diamentami” Smith powiedział Live Science.
Różnice te skłoniły naukowców do spekulacji, że duże diamenty mogą tworzyć się na różne sposoby niż mniejsze, bardziej popularne diamenty. Jednak największe na świecie diamenty o jakości klejnotów „są warte tyle pieniędzy, że bardzo trudno jest uzyskać do nich dostęp do badań” - powiedział Smith. Wyjaśnił, że utrudniło to badania, które mogłyby rozwiązać tajemnicę pochodzenia tych wielkich klejnotów.
Teraz Smith i jego koledzy przeanalizowali 42 gotowe okazy takich klejnotów, z których każdy pożyczano naukowcom na kilka godzin na raz. Ponadto naukowcy zbadali dwie niedokończone próbki i dziewięć tak zwanych „ścinków”, które zostały po wycięciu i wypolerowaniu faset klejnotów w celu uzyskania maksymalnego blasku.
Naukowcy wykryli małe metalowe ziarna uwięzione w tych próbkach. Inkluzje składały się z zestalonych mieszanin żelaza, niklu, węgla i siarki, kombinacji nigdy nie spotykanej w zwykłych diamentach, powiedział współautor badań Steven Shirey, geochemik z Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie. Naukowcy wykryli również ślady metanu oraz wodór w cienkich przestrzeniach między tymi wtrąceniami a otaczającym je diamentem.
Naukowcy twierdzą, że metaliczne ziarna są dowodem na to, że masywne diamenty mają prawdopodobnie niezwykłe pochodzenie. Chemia tych wtrąceń metalu sugeruje, że duże diamenty krystalizują z kieszeni metalicznej cieczy. Natomiast inne diamenty prawdopodobnie wyrastają z chemicznej zupy nasyconej węglem, tlenem i wodorem, powiedział Smith.
Naukowcy stwierdzili, że wiele próbek zbadanych przez naukowców zawierało także wtrącenia minerałów zawierających krzem, które powstają pod wysokim ciśnieniem występującym na ekstremalnych głębokościach. Naukowcy oszacowali, że duże diamenty są „supergłębnymi” klejnotami, które prawdopodobnie tworzą się na głębokościach około 254 do 410 mil (410 do 660 kilometrów). Dla porównania, poprzednie badania sugerowały, że większość innych diamentów klejnotów tworzy się na głębokościach od 93 do 124 mil (150 do 200 km).
Odkrycia te dostarczają bezpośrednich dowodów na długo podejrzane, teoretycznie przewidywane reakcje chemiczne w płaszczu Ziemi, które tworzą kieszenie metalicznego stopu żelazo-nikiel, powiedział Smith. Wyjaśnia, że większość żelaza i niklu w płaszczu Ziemi jest zwykle związana z tlenem lub inną substancją chemiczną.
Chociaż duże diamenty i bardziej popularne diamenty są czasami spotykane razem, to nie znaczy, że powstały razem, Shirey powiedziała Live Science. Zamiast tego ta sama magma, która płynie w górę, aby wydobyć duże diamenty na powierzchnię, może również przyciągać mniejsze diamenty, które powstały na płytszych głębokościach, powiedział.
Odkrycia te nie powinny sugerować, że „głęboko w płaszczu Ziemi znajduje się ocean ciekłego metalu” - powiedział Smith. Ciekły metal prawdopodobnie pojawia się tylko w kieszeniach „ograniczonych do być może wielkości pięści, jeśli miałbym zgadywać, które są usiane w płaszczu” - dodał.
„Nie ma dużo tego metalicznego żelaza - zaledwie około 1 procent płaszcza”, powiedział Smith. „Mimo to zmienia to sposób myślenia o głębszej Ziemi, ponieważ pierwiastki takie jak węgiel dobrze rozpuszczają się w metalicznym żelazie. Oznacza to, że obecność tego metalu może wpływać na cykl węgla, azotu i wodoru z głębokiej Ziemi na powierzchnię , od płaszcza Ziemi po miejsce zamieszkania ”.
Przyszłe badania mogłyby zbadać, jakie inne pierwiastki znajdują się w tych dużych diamentach lub ich ścinkach i jakie izotopy są zawarte, powiedział Smith.
„To może pomóc rzucić światło na pochodzenie tego metalu. Skąd pochodzi, jak się formuje, jakie ma życie, w jakich procesach bierze udział” - powiedział.
Naukowcy szczegółowo opisali swoje odkrycia online dzisiaj (15 grudnia) w czasopiśmie Science.
