Докато човечеството продължава да достига все по-напред към звездите, място, много по-близо до дома ни, остава напълно недостъпно за нас. А най-доброто, което можем да направим, е да предполагаме какво съставлява толкова голяма част от нашата планета дълбоко под краката ни.
Но от време на време самата планета изплюва дефектни диаманти, които са погълнали малки проби от някои от по-екзотичните минерали в нейните дълбини.
Сега, за първи път в историята, една от тези диамантени капсули транспортира естествено срещащ се минерал калциев силикат от долната мантия на Земята (която съставлява повече от половината от обема на нашата планета) и все още е запазен във формата си под високо налягане – въпреки от своето епично пътуване от повече от 660 километра под повърхността.
Атомният състав на този конкретен перовскит (с характерната перовскитната структура) - който съдържа предимно калций, силиций и кислород - показва, че той е могъл да се е образувал само при екстремните условия в долната мантия, където налягането е повече от 200 000 пъти по-високо от земната повърхност.
„Такова директно вземане на проби от недостъпната долна мантия би запълнило празнината в знанията ни за химическия състав и [променливостта] на цялата мантия на нашата планета“, обяснява геохимикът Инуей Фей (Yingwei Fei) от Института за наука "Карнеги" в коментар на новото изследване, за което съобщава в Science.
Наречен дейвмаоит (davemaoite) от минералога от Университета на Невада Оливър Чаунер (Oliver Tschauner) и колеги му, този перовскит от калциев силикат (CaSiO3) потвърждава 50-годишните теории за неговото съществуване. Наречен е така в чест на изследователя на земните дълбини Хо-Кванг „Дейв“ Мао от Института за наука Карнеги във Вашингтон.
Калциевият силикат съществува естествено в различни структури. При повърхностни условия калциевият силикат обикновено се среща като бял минерал, наречен воластонит, който има игловидни кристали. Воластонитът (Wollastonite) образува бреит (breyite) при междинно налягане - което е второто най-разпространено включване, открито в дълбоките земни диаманти.
Но теорията предполага, че има и друг начин да се образува бреит.
Под нивата на налягане, намиращи се в долната мантия на Земята, дълбочина от 660 до ~ 2700 км, тези атоми се подреждат в кубичната структура на перовскит. Те обикновено се връщат в друга форма, след като налягането се снижи, което също може да бъде причината за възникването на част от бреита, пренасян от диамантите.
Синтетичният CaSiO3 се превръща в стъкло, след като интензивното лазерно налягане, използвано за образуването му, намали силата си.
Пътят на перовскита. Кредит: Taku Tsuchiya, Jun Tsuchiya, Koichiro Umemoto, and Renata M. Wentzcovitch, Minnesota Supercomputing Institute
Смята се, че дейвмаоитът съставлява около 5% от долната мантия на Земята и е от особен геохимичен интерес. Формата и налягането, който го създава, обединяват елементи, които обикновено не се срещат заедно.
Това са радиоактивни елементи като уран, торий и калий-40, които загряват Земята при разпадането си. Без тези радиоактивни елементи Земята би се охладила досега.
"Нашите наблюдения показват, че, освен уран и торий, дейвмаоитът също съдържа и калий в своята структура", пише Чаунер и екипа му, обяснявайки изобилието на дейвмаоит влияе на количеството топлина в дълбоката мантия.
Дейвмаоитът, открит в ботсванския диамант, съдържа и малко натрий и калий, което е изненадващо, тъй като се смята, че тези елементи се намират главно в земната кора, а не дълбоко в мантията. Това показва, че повърхностният материал се рециклира обратно в мантията.
Подобен тип CaSiO3-перовскит е открит още през 2018 г. също в диамант в мината Кулинан в Южна Африка, но и въпреки че бе интересен кандидат, свойствата му несъвпадат съвсем. Изследователите тогава предположиха, че структурата му може да е била оформена ретроградно - тоест по време на неговото издигане, а не при първоначалното му формиране.
Тази новоанализирана проба, уловена в диамант, открит в мината в Орапа, Ботсвана, бе потвърдено, че има предвидената структура чрез синхротронна рентгенова дифракция.
Лазерната масспектрометрия показа, че почти половината от калция на дейвмаоита е заменен с други елементи – предимно калий. Чаунер и екипът му подозират, че това може да е помогнало за запазването на структурата му, заедно с остатъчното налягане, което все още се намира в диаманта.
Те твърдят, че ниските нива на титан и високите нива на калий показват, че той наистина се е образувал в горещите дълбини на долната мантия на Земята.
Дейвмаоитът е официално признат за нов природен минерал от Комисията по нови минерали, номенклатура и класификация на Международната минералогическа асоциация.
Чаунер и други изследователи продължават своя лов за диаманти, идващи от големи дълбочини, с надеждата да намерят още скрити минерали. Това е труден процес, тъй като няма прости начини за различаване на диаманти с плитък или дълбок произход и няма начин да се знае къде ще се намерят. „Проблемът е, че не знаем точно къде да търсим“, казва Чаунер.
Справка: Discovery of davemaoite, CaSiO3-perovskite, as a mineral from the lower mantle
Oliver Tschauner et al., Science, 11 Nov 2021, Vol 374, Issue 6569, pp. 891-894, DOI: 10.1126/science.abl8568
Източници:
Elusive Crystal Predicted Decades Ago Found Trapped in a Diamond From The Deep Earth, TESSA KOUMOUNDOUROS, ScienceAlert
New mineral davemaoite discovered inside a diamond from Earth's mantle, NewScientist
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари