Внутри алмаза нашли неуловимый кристалл

Мы можем проникнуть в землю так далеко, а это означает, что лучшее, что мы можем сделать, - это рассуждать о том, что составляет большую часть нашей планеты глубоко под нашими ногами.

Но время от времени сама планета отдает нам алмазы с дефектами, которые поглотили крошечные образцы некоторых из самых экзотических минералов нашего мира.

Теперь, впервые в истории, одна из этих алмазных капсул транспортировала природный минерал силикат кальция из нижней мантии Земли (который составляет более половины объема нашей планеты), и все еще сохраняется в форме высокого давления, несмотря на то, что своего эпического путешествия на глубину более 660 километров из-под поверхности.

“Такой прямой отбор образцов недоступной нижней мантии восполнит пробелы в наших знаниях о химическом составе и [изменчивости] всей мантии нашей планеты“, - объясняет геохимик Инвэй Фэй из Научного института Карнеги в комментарии к новому исследованию.

Этот силикат кальция (CaSiO3) - перовскит, названный минералогом из Университета Невады Оливером Чаунером и его коллегами давемаоитом, подтверждает теорию его существования, существовавшую 50 лет назад. Силикат кальция в природе существует в различных структурах. Волластонит - это обычная структура, которую эта группа элементов создает при слипании вместе при относительно низком давлении. Волластонит при промежуточном давлении образует брейит - второе по численности включение, обнаруженное в глубокоземных алмазах.

Но теория предполагает, что брейит может образоваться и по-другому . Под давлением в нижней мантии Земли на глубине от 660 до ~ 2700 км эти атомы образуют кубическую структуру перовскита. Обычно это возвращается к другой форме, когда давление снижается, что также может быть причиной того, что часть брейита, переносимого алмазами, появилась.

Синтетический CaSiO3 превращается в стекло после снятия интенсивного лазерного давления, использованного для его образования.

Именно этот кристалл “мусорного бака“ делает давемаоит геохимическим интересом. Форма и давление, которое ее создает, объединяют элементы, которые обычно не встречаются в компании друг друга. Сюда входят выделяющие тепло торий и уран с периодом полураспада, превышающим всю геологическую историю Земли.

В 2018 году ранее был обнаружен тип CaSiO3-перовскита, и, хотя он был интересным кандидатом, его свойства не совсем совпадали. Исследователи предполагают, что его нынешняя структура могла иметь ретроградную форму, то есть во время подъема, а не первоначального формирования.

Этот недавно проанализированный образец, захваченный алмазом, найденным в шахте в Орапе, Ботсвана, был подтвержден с помощью синхротронной дифракции рентгеновских лучей на предсказанную структуру.

Лазерная масс-спектрометрия показала, что почти половина кальция давемаита заменена другими элементами - в основном калием. Чаунер и его команда подозревают, что это могло помочь сохранить его структуру вместе с остаточным давлением, все еще обнаруживаемым в алмазе. Они утверждают, что низкий уровень титана и высокий уровень калия указывают на то, что он действительно образовался в горячих глубинах нижней мантии Земли.

Давемаоит был официально признан новым природным минералом Комиссией по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации.