کشف الماسی کمیاب از گوشته زمین دانشمندان را شگفت‌زده کرد

دانشمندان در تازه‌ترین مطالعات خود الماسی کشف کردند که تجزیه و تحلیل این جواهر بسیار کمیاب‏، حاکی از وجود یک محیط مرطوب در گوشته پایین زمین است.

بدون آب، زمین به سادگی سیاره‌ای نخواهد بود که ما می‌شناسیم و دوستش داریم، به هر حال ۷۰ درصد سطح سیاره ما با مایع حامی حیات پوشیده شده است. در حالی که مشاهده و مطالعه آب در سطح به طور قابل توجهی آسان‌تر است، اما اتفاق مرموزتری به نام چرخه آب عمیق در زیر پای ما اتفاق می‌افتد. این فرآیند که چرخه آب زمین شناسی نیز نامیده می‌شود، تبادل آب بین لایه سطحی زمین و لایه دوم به نام گوشته را توصیف می‌کند؛ جالب‌تر اینکه مواد معدنی هیدراته می‌توانند آب اقیانوس را به اعماق زمین منتقل کنند، قبل از اینکه در اثر فوران آتشفشانی یا سایر فعالیت‌های لرزه‌ای به سطح رها شوند.

مطالعه جدیدی که در ژورنال Nature Geoscience منتشر شد، نشان می‌دهد که یک محیط آبکی در گوشته پایین‌تر از آنچه قبلا تصور می‌شد، وجود دارد.

این تیم به منطقه انتقال (TZ) نگاه کردند که در حدود ۲۵۴ تا ۴۱۰ مایلی زیر زمین در مرزی است که گوشته بالایی و گوشته پایینی را از هم جدا می‌کند. این ناحیه فشار بسیار زیادی دارد، به اندازه‌ای که باعث شود ماده معدنی الیوین که پریدوت نیز نامیده می‌شود، ساختار کریستالی خود را تغییر دهد. الیوین حدود ۷۰ درصد از گوشته بالایی زمین را تشکیل می‌دهد، بنابراین این نوع تغییر هم برای ساختار معدنی و هم برای ساختار شیمیایی گوشته بسیار مهم است.

فرانک برنکر، نویسنده و پروفسور موسسه علوم زمین در دانشگاه گوته در فرانکفورت، در یک بیانیه رسانه‌ای گفت: «این دگرگونی‌های معدنی تا حد زیادی مانع از حرکت سنگ در گوشته می‌شود. برنکر خاطرنشان کرد که ستون‌های سنگ داغ از گوشته عمیق که به آن ستون‌های گوشته می‌گویند، گاهی درست در زیر TZ متوقف می‌شوند.

برای جستجوی شواهدی از وجود آب، این تیم الماس بسیار کمیابی را که از ۴۱۰ مایلی زیر سطح زمین استخراج شده بود، تجزیه و تحلیل کردند. این الماس با کیفیت جواهر در معدن Karowe در بوتسوانا ارزیابی شده است.

تینگ تینگ گو از محققان موسسه گوهرشناسی آمریکا (GIA) درباره این کشف گفت: ما در مورد منشاء این الماس و نقایص نیتروژن جمع شده آن کنجکاو بود.

در داخل الماس، تیم اجزایی در اطراف آن پیدا کرد. این‌ها قطعات کوچک دیگری از مواد معدنی هستند که می‌توانند آب بیشتری را نگه دارند، مانند رینگ وودیت. رینگ وودیت معمولا در TZ یافت می‌شود. در اطراف این رینگ‌وودیت شگفت‌انگیز، اشکالی از مواد معدنی که معمولا به جای آن‌هایی که در TZ یافت می‌شوند، در گوشته پایینی یافت می‌شوند. به گفته نویسندگان، رینگ‌وودیت می‌تواند بسیار بیشتر از مواد معدنی که بر گوشته پایینی غالب هستند، مانند بریگمانیت و فروپریکلاز، آب داشته باشد. محفظه الماس خواص مواد معدنی را حفظ کرد و محققان توانستند کشف کنند که الماس در نزدیکی مرز بیرونی TZ وجود دارد.

این یافته‌ها نشان می‌دهد آب ممکن است عمیق‌تر از آنچه دانشمندان قبلا تصور می‌کردند در زمین وجود داشته باشد که می‌تواند درک ما از تکتونیک صفحه و چرخه اسرارآمیز آب عمیق را بیشتر کند. این تیم از اشکال تجزیه و تحلیل «غیر مخرب» بر روی الماس‌های نوع فوق‌العاده کمیاب، الماس‌هایی که با نیتروژن تا ۵۰۰ ppm و تنها ۰.۱ درصد در طبیعت وجود دارند، از جمله لیزر‌های غیرتهاجمی که می‌توانند خواص فیزیکی و اشعه ایکس را آشکار کنند، استفاده کردند.

گو گفت: بدون هیچ انتظاری، ما ماده معدنی رینگ وودیت را در این الماس پیدا کردیم و این دومین باری است که رینگ وودیت حتی در یک الماس کشف می‌شود. مهمتر از آن، کانی رینگ‌وودیت با دو کانی حیاتی دیگر که در اعماق زمین تشکیل شده‌اند و با فاز‌های آبدار همراه هستند، یافت شد. آن‌ها با هم منشا این الماس را از ۶۶۰ کیلومتری زمین که محیط هنوز مرطوب است، مشخص می‌کنند.

در اوایل سال ۲۰۱۴، رینگ وودیت آبدار برای اولین بار در الماسی از TZ شناسایی شد. برنکر نیز در آن مطالعه شرکت داشت، اما به دلیل حجم نمونه کوچک، تیم قادر به تعیین ترکیب شیمیایی دقیق سنگ نبود. مشخص نیست که آیا این قطعه کوچک معدنی نمایانگر خوبی از ترکیب زمین‌شناسی گوشته‌های پایینی است یا خیر، زیرا محتوای آب آن نیز می‌تواند ناشی از یک «محیط شیمیایی عجیب و غریب» باشد. الماس بزرگ‌تر از بوتسوانا که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت به اندازه‌ای بزرگ بود که دانشمندان موفق شدند ترکیب شیمیایی دقیق آن را تعیین و نتایج اولیه را تایید کنند.