Самые редкие алмазы Земли образуются из первичного углерода в мантии

Углеродный цикл на планете может оказаться не таким глубоким, как думали ученые.

Большинство алмазов состоят из углерода, неоднократно подвергающегося обработке давлением между поверхностью Земли и ее корой. Но алмазы самого глубокого происхождения - такие как знаменитый алмаз "Надежда" - изготавливаются из углерода из отдельного источника: недавно открытого древнего резервуара, спрятанного в нижней мантии Земли, сообщают ученые 10 сентября в журнале "Nature".

Как происходит углеродный цикл на Земле

Химические подсказки внутри этих сверхглубоких алмазов позволяют предположить, что существует ранее неизвестный предел того, как глубоко протекает углеродный цикл Земли. Понимание этой части углеродного цикла - как и куда углерод движется внутри и снаружи недр планеты - может помочь ученым понять изменения климата планеты в течение эонов, говорят исследователи. 

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Алмазы образуются на разных глубинах, прежде чем попасть на поверхность, где они выкопаны. "Большинство алмазов, с которыми знакомы люди, находятся в верхних 250 километрах планеты", - говорит Марго Реджир (Margo Regier), геохимик из Университета Альберты в Эдмонтоне. "Суперглубокие" алмазы находятся, по крайней мере, в 250 километрах под землей, и "они действительно довольно редки", - говорит Реджер. Но самыми редкими из них являются алмазы, которые образуются на расстоянии до 700 километров вниз, в пределах нижней мантии.

Часто это одни из самых больших алмазов, таких как "Бриллиант надежды", - говорит Редже. Эти самые глубокие, высоко ценимые алмазы также бесценны с научной точки зрения, предлагая редкое окно в нижнюю мантию". Например, крошечные несовершенства, сохранившиеся в некоторых алмазах, содержат геологические сокровища: самую глубокую форму воды, известную внутри Земли, или даже некоторые из древнейших сохранившихся на планете материалов.

Источник углерода в этих глубочайших алмазах был загадкой, но ученые задавались вопросом, не возникло ли это в результате субдукции тектонических плит Земли. По мере того как одна плита скользит под другой и погружается в мантию, она переносит углерод с поверхности вглубь Земли, что является ключевой частью углеродного цикла. Часть углерода в конечном итоге возвращается на поверхность, через извергающиеся вулканы или в виде алмазов, в то время как часть его уходит в глубокую кору или верхнюю мантию. Секвестрация углерода путем субдукции, возможно, сыграла ключевую роль в создании пространства для накопления кислорода в атмосфере Земли, проложив путь к Великому окислительному событию около 2,3 миллиардов лет назад.

Алмазы и их включения - крошечные обломки горных пород, которые в виде алмазов вливаются в кристаллические структуры, - дают сверкающие ключи к среде, в которой они образовались. Поэтому Реджер и его коллеги исследовали алмазы, которые образовались в коре, верхней и нижней мантии, охотясь на химические следы субдуцируемой коры. Для этого группа проанализировала изотопы - различные формы элемента - углерода и азота в алмазах, а также изотопы кислорода во включениях.

Относительное количество этих элементарных форм указывает на химический состав магмы, в которой кристаллизовались алмазы. Например, алмазы, образовавшиеся в коре и верхней мантии, имели включения, обогащенные кислородом-18 - это говорит о том, что драгоценные камни кристаллизовались из магмы, образовавшейся из субдуцированной океанической коры.

"Все изотопы рассказывают одну и ту же историю по-разному, - говорит Редже. "Углерод, азот и кислород - все они говорят о том, что субдуцирующие плиты способны переносить углерод и подобные элементы на одинаковую глубину в мантии". Но на глубине от 500 до 600 километров большая часть этого углерода теряется через магму", - говорит она. "После этого плиты относительно истощены углеродом".

Химический состав алмазов с глубины более 660 километров заметно отличается от состава более мелких алмазов. Они "образуются совсем по-другому, нежели углерод, уже хранящийся в мантии", - говорит Реджир. "Самые глубокие образцы, должно быть, были из первобытного углерода, который никогда не покидал планету".

Находка также указывает на предел того, насколько глубоко углерод, находящийся на поверхности, может быть захоронен в недрах планеты. Одно из последствий этого, по словам Реджера, заключается в том, что это ставит под сомнение способность субдукции закапывать углерод глубоко и достаточно долго, чтобы быть движущей силой Великого Окисления.

Но субдуцирующим плитам не нужно нести углерод до самой нижней мантии для его секвестрации или оказывать глубокое влияние на климат Земли, говорит Меган Дункан (Megan Duncan), петролог из Virginia Tech в Блэксбурге. "Углерод не должен заходить так далеко", - говорит Дункан. "Его просто нужно удалить с поверхности, чтобы получить эффект кислородного подъема".

Связь между субдукцией и повышением кислорода на Древней Земле все еще остается открытым вопросом, признает Реджер. "Земля сложна... и тот факт, что у нас есть образцы, которые рассказывают нам об этом углеродном цикле в глубине планеты, захватывает", - добавляет она. "Это говорит о том, что мы многого не понимаем о нашей планете." опубликовано econet.ru по материалам sciencenews.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet