Алмаз, добытый в одной из шахт Ботсваны и образовавшийся на глубине более 660 километров (на верхней границе нижней мантии Земли), оказался с редким «сюрпризом». Внутри алмаза исследователи обнаружили редчайший минерал — разновидность силикатного перовскита (силикат кальция). Существование этого минерала было предсказано теоретически, однако до сих пор его никто не видел.
Для подробного изучения алмаза команда использовала методы рентгеновской дифракции, инфракрасной спектроскопии и рентгеновской флуоресцентной визуализации. Процессом руководил сотрудник Университета Невады (Лас-Вегас) Оливер Чаунер. Статья опубликована в журнале Science.
Ранее лабораторные эксперименты и теоретические подсчеты показали, что от 5 до 7 % нижней мантии планеты должны состоять из силикатного перовскита. Однако наблюдения за ним чрезвычайно сложны на практике. Это связано с тем, что минералы, устойчивые при интенсивном давлении нижней мантии, которая простирается до 2700 километров под поверхностью Земли, меняют свою кристаллическую структуру, как только давление спадает. Благодаря находке ученым впервые удалось доказать, что данный тип силикатного минерала нижней мантии, ранее лишь предсказанный в результате лабораторных экспериментов, действительно существует.
Крошечный кусочек минерала, заключенный в дефектах найденного алмаза, открывает совершенно новые горизонты в понимании того, как выглядит нижняя мантия планеты. Минерал назвали Davemaoit (Дэйвмаоит) в честь выдающегося экспериментального геофизика, исследующего высокое давление — Хо-Квана (Дэйва) Мао.
Алмазы являются своеобразными капсулами времени для минералов, удерживая их первоначальные формы на пути к поверхности, запечатывая в первозданном виде. Открытие дэйвмаоита указывает на расположение некоторых источников тепла глубоко внутри планеты. Дело в том, что в кристаллическую структуру минерала входят такие радиоактивные элементы, как уран, торий, калий, а также ряд редкоземельных элементов. Ученые были убеждены, что данные элементы производят около трети тепла, циркулирующего в нижней мантии Земли. Остальные две трети остались от первоначального образования планеты 4,55 миллиарда лет назад. Теперь исследователи могут более точно определить месторасположение этих элементов.
Алмаз из Ботсваны содержал и другие элементы — форму льда высокого давления и минерал высокого давления вюстит, который также содержится в метеоритах. Присутствие этих включений помогло сузить диапазон давлений, при которых мог образоваться дэйвмаоит: между 24 и 35 миллиардами паскалей. Определить глубину, которой бы соответствовали такие показатели, сложно, однако открытие напрямую связывает тепловыделение (радиоактивные материалы), круговорот воды (лед) и углеродный цикл (представленный образованием самого алмаза) глубоко в нижней мантии планеты.
Минерал оказался поразительно богат калием, что превзошло лабораторные прогнозы исследователей. По словам геофизика университета штата Аризона в Темпе Санг-Хон Шима, в ходе большинства экспериментальных попыток создать минерал ранее, был получен почти чистый перовскит из силиката кальция. Однако состав найденного минерала намекает на дополнительный источник калия, из чего следует, что нижняя мантия Земли представляет собой гораздо более пеструю смесь, чем предполагалось.
По материалам Science News
Читайте также:
Думали, конфета: в США туристы нашли алмаз во время прогулки
Изумрудные линзы и оправа с алмазами: на аукцион выставили очки Великих Моголов
