„Téměř nemožné“ Diamanty hluboké země potvrzují, jak se tyto drahokamy tvoří

Diamanty hlubokého Země odhalují „téměř nemožné“ chemii

Podle Stephanie Pappas editoval Andrea Thompson

Dvojice diamantů, které tvořily stovky kilometrů hluboko v Mallovable plášti Země, obsahují skvrny materiálů, které se tvoří ve zcela protichůdné chemické prostředí – kombinace tak neobvyklá, že vědci považují jejich soužití „téměř nemožné“. Přítomnost látek poskytuje okno do chemického dění pláště a reakce, které se tvoří diamanty.

Dva vzorky diamantů byly nalezeny v jihoafrickém dole. Stejně jako u mnoha dalších vzácných drahokamů obsahují to, co se nazývají inkluze – maniální kousky okolních hornin zachycených jako formy diamantů. Tyto inkluze jsou většinou klenotníků nenáviděny, ale jsou pro vědce vzrušujícím zdrojem informací. To je obzvláště pravda, když Diamanty se tvoří hluboko v nedosažitelném pláštiProtože tyto inkluze nesou v podstatě nerušené na povrchu-jediný způsob, jak tyto minerály mohou zvýšit stovky kilometrů, aniž by byly změněny z původního stavu hlubokého pláště.

Každý z nich dva nové vzorky diamantu obsahují inkluze uhličitanových minerálů, které jsou bohaté na atomy kyslíku (stav známý jako oxidovaný) a slitiny niklu chudých na kyslík (stav známý jako redukovaný, v řeči chemie). Stejně jako to, jak kyselina a základna okamžitě reagují na vytvoření vody a soli, oxidované uhličitanové minerály a redukované kovy dlouho neexistují koexistence. Obvykle inkluze diamantu ukazují jen jednu nebo druhou, takže přítomnost obou zmatků Yaakov Weiss, vedoucího přednášejícího v vědách Země na hebrejské univerzitě v Jeruzalémě, a jeho kolegové – tak, aby původně odložili na rok zmatky, říká.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.

Když však reanalyzovali diamanty, vědci si uvědomili, že inkluze zachycují snímek reakce, která způsobila, že šumivé kameny a poprvé potvrzují, že diamanty se mohou vytvořit, když se uhličitanové minerály a snížení kovů v plášti reagují. Nové vzorky jsou poprvé, kdy vědci kdy viděli střed této reakce zachycené v přirozeném diamantu.

„V podstatě jsou to dvě strany (oxidačního) spektra,“ říká Weiss, vedoucí autor nové studie popisující Find, který byl publikován v pondělí v Geoscience přírody.

Nález má důsledky pro to, co leží v tajemném středu pláště. Když cestujete hlouběji na Zemi, daleko od povrchu, skály a minerály se stále více zmenšují, s méně a méně k dispozici molekuly kyslíku, ale existuje jen málo přímých důkazů o tomto posunu od pláště.

Teoretické výpočty poskytly vědcům představu o tom, jak se planeta přesouvá z oxidovaného na sníženou hloubku. „Věděli jsme o této redukci s některými empirickými údaji, se skutečnými vzorky až na možná 200 kilometrů,“ říká Maya Kopylova, profesorka Země, oceánu a atmosférické vědy na University of British Columbia, která se do nové studie nezapojila. „Co se stalo pod 200 km (bylo) jen náš nápad, naše modely, protože je tak obtížné získat materiály.“ Z této hloubky je jen několik vzorků, řekla.

Tyto nové vzorky, které pocházejí mezi 280 a 470 km pod zemským povrchem, poskytují první reálnou kontrolu faktů o této teoretické chemii pláště. Jedním z nich, říká Weiss, je, že oxidovaný roztavený materiál existuje hlubší, než se očekávalo. Kimberlites, vybuchlé horniny, které přinášejí diamanty na povrchjsou oxidovány, takže si vědci mysleli, že nemohou vzniknout mnohem pod 300 km hloubky. Tato zjištění však naznačují, že oxidované horniny se vyskytují hlouběji než to – a tak by to mohlo Kimberlite horniny.

Reakce vytvářející diamant se pravděpodobně vyskytují, když jsou uhličitanové tekutiny taženy dolů subdukcí tektonických destiček, které přinášejí kyslíkové minerály do styku s kovovými slitinami pláště, říká Weiss. (Jiný způsob, jak si chemici myslí, že se diamanty mohou tvořit, jsou vyrábění z tekutin bohatých na uhlík, které se vychladnou, když se v plášti stoupají nahoru, jako je cukr krystalizující ze sirupu. Nový papír tento proces nevyloučí také.)

Inkluze bohaté na nikl mohou také pomoci vysvětlit podivný výskyt v některých diamanech: Zdá se, že občasné atomy niklu nahrazují uhlík krystalové mřížky těchto diamantů. To bylo tajemství, říká Kopylova, protože nikl je tak těžší než uhlík, že by neměl být schopen snadno vyměnit do krystalové struktury. „Nyní při pohledu na tato data vidím, že by to mohlo být jen známkou formace diamantu v určitých hloubkách,“ říká. „Bylo by velmi zajímavé další prozkoumat.“

Je čas postavit se za vědu

Pokud se vám tento článek líbil, rád bych požádal o vaši podporu. Vědecký Američan sloužil jako obhájce vědy a průmyslu po dobu 180 let a právě teď může být nejkritičtějším okamžikem v této historii dvou století.

Byl jsem Vědecký Američan Předplatitel od svých 12 let a pomohlo to utvářet způsob, jakým se dívám na svět. Dejte mi vědět Vždy mě vzdělává a potěší a inspiruje pocit úcty pro náš obrovský, krásný vesmír. Doufám, že to také pro vás.

Pokud Přihlaste se k odběru Vědecký AmeričanPomáháte zajistit, aby naše pokrytí bylo soustředěno na smysluplný výzkum a objev; že máme zdroje na podávání zpráv o rozhodnutích, která ohrožují laboratoře po celé USA; a že podporujeme začínající i pracující vědce v době, kdy se hodnota samotné vědy příliš často nerozpoznala.

Na oplátku získáte základní zprávy, Upmasující podcastyBrilantní infografika, zpravodaje nemohu vynechatMust-Watch videa, náročné hrya nejlepší psaní a hlášení vědeckého světa. Můžete dokonce Darujte někomu předplatné.

Nikdy nebylo důležitější čas, abychom se postavili a ukázali, proč věda záleží. Doufám, že nás v této misi podpoříte.