Мелкий алмаз поведал учёным о гигантских запасах воды в недрах нашей планеты

Алмаз диаметром 5 миллиметров содержит вкрапление уникального минерала рингвудита

(фото Richard Siemens, University of Alberta).

Некоторые алмазы и другие минералы могут образовываться в переходной зоне мантии Земли, после чего выходить на поверхность

(иллюстрация Kathy Mather).

Искусственно синтезированный рингвудит диаметром 150 микрометров

(фото Wikimedia Commons).

Размеры алмаза и его вкраплений столь малы, что образец может не выдержать многочисленных тестов

(фото Richard Siemens, University of Alberta).

В статье, недавно вышедшей в журнале Nature, учёные утверждают, что обнаружили ранее невиданный минерал рингвудит (ringwoodite) в виде вкраплений в миниатюрном алмазе. Наличие этой породы, образовавшейся глубоко в недрах Земли, указывает на то, что под поверхностью нашей планеты могут присутствовать огромные запасы воды — примерно в том же количестве, что и в Мировом океане.

К сенсационному открытию геологи пришли почти случайно. Они анализировали алмаз весом менее одной десятой грамма, найденный в Бразилии. Камень не представляет собой никакой экономической ценности, однако его научная ценность невероятно высока. Как считают учёные, дальнейшие исследования образца помогут понять, как же всё-таки вода появилась на нашей планете.

Алмаз диаметром 5 миллиметров содержит вкрапление уникального минерала рингвудита
Алмаз диаметром 5 миллиметров содержит вкрапление уникального минерала рингвудита
(фото Richard Siemens, University of Alberta).

Большинство алмазов образуются на глубине от 150 до 200 километров, но существуют и "сверхглубокие" кристаллы, которые формируются в мантии Земли, а точнее, в её переходной зоне. Этот слой расположен на глубине 410-660 километров ниже поверхности планеты. И именно с таким образцом столкнулся геохимик Грэм Пирсон (Graham Pearson) и его коллеги из университета Альберты в Эдмонтоне.

Примеси в сверхглубоких алмазах часто используются учёными в роли естественных зондов для изучения области, в которых сформировались минералы. Это необходимо для понимания того, какие ещё породы можно встретить на таких глубинах. Некоторые минералы обладают особыми кристаллическими структурами, которые могут образоваться только при высоких давлениях и температурах, при этом структура перестраивается, когда снижается давление и среда охлаждается.

Некоторые алмазы и другие минералы могут образовываться в переходной зоне мантии Земли, после чего выходить на поверхность
Некоторые алмазы и другие минералы могут образовываться в переходной зоне мантии Земли, после чего выходить на поверхность
(иллюстрация Kathy Mather).

Поэтому, когда движения мантии выносят минералы на поверхность Земли и условия среды меняются, некоторые из ценных пород просто невозможно идентифицировать. Но если минерал заключён внутри алмаза в виде вкрапления, то их структура остаётся той же самой даже после выхода на поверхность. Только так геологи могут "заглянуть" в недра планеты.

Пирсон и его команда изучали бразильский алмаз при помощи метода рамановской спектроскопии. В ходе изучения образца учёные столкнулись с необычным явлением: 40-микрометровым вкраплением в алмазе оказался рингвудит, форма оливина, формирующаяся при очень высоких давлениях. Рингвудит никогда ранее не находили на Земле, только в составе метеоритов, или же получали в ходе лабораторных экспериментов.

Минерологи и сейсмологи уже давно предполагали, что рингвудит может быть основным компонентом переходной зоны мантии Земли, и новое открытие только подтверждает эту гипотезу.

В отличие от более изученных форм оливина, рингвудит может содержать значительное количество воды. Изучение таких образцов поможет понять, сколько воды содержится в мантии Земли. Используя инфракрасную спектроскопию, Пирсон обнаружил, что 1% крошечного вкрапления рингвудита составляет вода.

Искусственно синтезированный рингвудит диаметром 150 микрометров
Искусственно синтезированный рингвудит диаметром 150 микрометров
(фото Wikimedia Commons).

"Это только кажется, что воды немного. Но если представить, сколько всего рингвудита есть в переходной зоне, окажется, что там столько же воды, сколько во всех океанах Земли вместе взятых", — рассказывает Пирсон в пресс-релизе.

Учёные, не принимавшие участия в данной работе, полагают, что по одному образцу редкого минерала не стоит судить о том, как устроена вся переходная зона. Пирсон же придерживается того мнения, что рассматриваемый участок мантии может быть "пятнистым": где-то много воды, а где-то её совсем нет.

Существуют две гипотезы относительно того, как образовалась вода в мантии. Во-первых, это может быть обычная океанская вода, которая попала в недра Земли в ходе тектонического движения плит. Другая версия утверждает, что глубокие слои планеты по-прежнему содержат воду, которая присутствовала и на стадии формирования нашего мира.

Размеры алмаза и его вкраплений столь малы, что образец может не выдержать многочисленных тестов
Размеры алмаза и его вкраплений столь малы, что образец может не выдержать многочисленных тестов
(фото Richard Siemens, University of Alberta).

Если же правы сторонники второй гипотезы, то отношение дейтерия к обычному водороду в составе глубинной воды может отличаться от того, что мы видим в образцах обычной морской воды. Более того, можно будет установить, прилетела ли вода на Землю с астероидами и кометами, или же появилась каким-то другим образом.

Пирсон и его коллеги понимают важность теста на соотношение изотопов, однако не торопятся его делать: образец рингвудита настолько мал, что необходимо заранее тщательно продумать стратегию его дальнейшего изучения.

Также по теме:
Установлен источник воды на Земле и Луне
Кристалл циркона помог учёным уточнить возраст земной коры
Уникальный русский минерал оказался внеземным
Древнейшая зона субдукции приоткрыла тайны зарождения жизни
Температура земного ядра оказалась на 1000 градусов выше