Малките сиви минерални петна, вградени в това парче прозрачен диамант, са първите проби от минерал, наскоро наречен давемаоит, който се образува само в долната мантия на Земята
Снимка: Aaron Celestian/Natural History Museum of Los Angeles County
Новооткритият минерал, наречен давемаоит, съществува само дълбоко в мантията на Земята. Малките сиви минерални петна, вградени в това парче прозрачен диамант, са първите проби от минерала давемаоит, който се образува само в долната мантия на Земята. Когато става въпрос да разберем какво всъщност се крие дълбоко в Земята, диамантите са най-добрият приятел на геолога.
Малко парченце скала, хванато в капан в диамант, сега отваря чисто нов прозорец към това как изглежда долната мантия на планетата. Вътре в диаманта наскоро е идентифициран силикатен минерал, който може да се образува само в долната мантия на Земята, съобщават изследователи днес, 12 ноември, в Science.
Това е първият път, когато учените успяват да докажат окончателно, че този тип минерал от долната мантия – преди това току-що предсказан от лабораторни експерименти – действително съществува в природата. Екипът нарече минерала на добре познатия експериментален геофизик с Хо-куанг (Дейв) Мао.
Диамантът идва от мина в Ботсвана и се е образувал на дълбочини, по-големи от 660 километра, горната граница на долната мантия на Земята. Използвайки аналитични техники, включително рентгенова дифракция, рентгеново флуоресцентно изображение и инфрачервена спектроскопия, минералогът Оливър Чаунер от Университета на Невада, Лас Вегас, и колеги идентифицират химическия състав и структурата на новия минерал.
По-рано учените са изчислили, че около 5% до 7% от долната мантия трябва да се състои от този минерал, казва Чаунер. Но е ужасно трудно да се наблюдават директно такива дълбоки земни минерали. Това е така, защото минералите, които са стабилни при интензивните налягания на долната мантия – която се простира чак до 2700 километра под земната повърхност – започват да пренареждат кристалните си структури веднага щом налягането се понижи.
Дори най-разпространеният минерал на планетата, магнезиевият железен силикат от долната мантия, известен като бриджманит, беше до голяма степен теоретичен до 2014 г., когато беше открито, че се е появил естествено в метеорит, който се е ударил в Австралия със сила, която генерира смазващ ефект в дълбоката мантия.
Към днешна дата бриджманитът е единственият друг силикатен минерал, за който е потвърдено, че съществува в природата. Диамантите действат като капсули на времето, заключвайки се в оригиналните минерални форми по време на пътуването си до повърхността. Откриването на давемаоит е не само потвърждение за съществуването му, но също така разкрива местоположението на някои източници на топлина дълбоко в Земята.
Въпреки че е минерал от калциев силикат, давемаоитът също е домакин на галерия от различни елементи, които се промъкват в кристалната му структура. Това включва радиоактивни елементи като уран, торий и калий, както и редкоземни елементи. Дълго се е смятало, че такива радиоактивни елементи произвеждат около една трета от топлината, циркулираща в долната мантия (другите две трети са останали от първоначалното образуване на планетата преди 4,55 милиарда години).
Чрез идентифициране на химическия състав на давемаоит изследователите вече могат да потвърдят къде се намират тези елементи. Това е така, защото диамантът от Ботсвана също съдържа форма на лед с високо налягане, както и друг минерал под високо налягане, известен като wüstite.
Наличието на тези включвания помогна да се определи грубия натиск, при който може да се е образувал давемаоитът: някъде между 24 и 35 милиарда паскала, казва Чаунер. Трудно е да се каже на каква точно дълбочина отговаря това, добавя той. Но откритието директно свързва генерирането на топлина (радиоактивните материали), водния цикъл (ледът) и въглеродния цикъл (представен от образуването на самия диамант), всичко това в дълбоката мантия, казва Чаунер.
Друг интригуващ аспект на този нов минерал е, че той е изненадващо богат на калий в сравнение с лабораторните прогнози, казва Санг-Хеон Шим, геофизик от Държавния университет на Аризона в Тампе. Повечето експериментални усилия за създаване на минерала доведоха до „почти чист калциев силикат перовскит“, казва Шим.
В момента учените могат само да спекулират какъв е източникът на допълнителния калий, но този неочакван състав намеква, че долната мантия може да е по-пъстра смес, отколкото се смята, като сложността е трудно да се предвиди само от лабораторни изследвания.
Източник: ScienceNews
