Их не должно существовать: в южноафриканском руднике найдены самые странные алмазы в мире

Пара алмазов, обнаруженных в южноафриканском руднике и образовавшихся на глубине в сотни километров в пластичной мантии Земли, содержит вкрапления материалов, образующихся в совершенно противоположных химических условиях. Это сочетание настолько необычно, что ученые полагали их существование "почти невозможным", пишет Live Science.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Самые странные образцы алмазов

По словам исследователей, присутствие этих веществ в алмазах открывает окно в химические процессы в мантии, а также реакции, порождающие алмазы. Ученые изучили драгоценные камни и обнаружили, что они содержат так называемые включения – крошечные частицы окружающих пород, захваченные в процессе формирования алмазов.

Вкрапления в алмазах едва ли понравятся ювелирам, но являются интересным источником информации для ученых. Это особенно важно, учитывая, что алмазы образуются глубоко под землей в недостижимой для нас мантии и переносят в себе вкрапления почти нетронутыми на поверхность. Простыми словами, это единственный способ, как эти минералы могут подняться на поверхность планеты без изменений.

Ученые изучили образцы и обнаружили, что они содержат вкрапления карбонатных минералов, богатых атомами кислорода и бедных кислородом никелевых сплавов. Подобно тому, как кислота и основание мгновенно реагируют, образуя воду и соль, окисленные карбонатные минералы и восстановленные металлы не сосуществуют долго. По словам старшего преподавателя кафедры наук о Земле Европейского университета в Иерусалиме Якова Вайса, особенно странным кажется то, что обычно алмазные вкрапления содержат лишь один из этих компонентов, а потому одновременное присутствие сразу двух озадачило ученых.

Исследователи были настолько удивлены, что отложили образцы на года. Позже был проведен повторный анализ, показавший, что вкрапления фиксируют моментальный снимок реакции, создавшей алмазы. Данные впервые подтверждают, что алмазы могут образоваться при взаимодействии карбонатных минералов и восстановленных металлов в мантии.

Отметим, что новые образцы – первый в истории случай, когда ученым удалось увидеть среднюю точку этой реакции в природном алмазе. По словам Вайса, по сути образцы фиксируют две стороны спектра окисления.

Считается, что находка имеет значение для понимания того, что находится в таинственном центре мантии. По мере продвижения вглубь Земли породы и минералы становятся все более восстановленными, с все меньшим количеством доступных молекул кислорода. Однако до этого момент существовало мало доказательств этого перехода из мантии.

Теоретические расчеты дают ученым представление о том, как Земля переходит из окисленного состояния в восстановленное с глубиной. По словам профессора кафедры наук о Земле, океане и атмосфере Университета Британской Колумбии Майи Копыловой, ранее уже было известно об этом сокращении благодаря некоторым эмпирическим данным, полученным на основе реальных образцов на глубине до 200 километров. Однако то, что происходит на глубине более 200 километров оставалось ишь гипотезой – получить образцы с такой глубины чрезвычайно сложно.

Глубокая химия Земли

Новые образцы меняют все: они получены с глубины от 280 до 470 километров и представляют собой первую реальную проверку фактов, касающихся "теоретической химии Земли". Теперь ученые считают, что окисленный расплавленный материал существует глубже, чем предполагалось. Кимберлиты, извергающиеся породы, выносящие алмазы на поверхность, окислены, поэтому исследователи считали, что они не могут образоваться на глубине значительно ниже 300 км. Но новые данные указывают, что это не так.

По словам Вайса, реакции алмазообразования, вероятно, происходят, когда карбонатные флюиды затягиваются вниз субдуцирующими тектоническими плитами. Это приводит к контакту минералов с тяжелым кислородом и сплавами мантии.