Superdybe diamanter bekræfter gammelt reservoir dybt under jordens overflade

Analyser viser, at gasser fundet i mikroskopiske indeslutninger i diamanter kommer fra et stabilt underjordisk reservoir, der er mindst lige så gammelt som Månen, skjult mere end 410 km under havets overflade i Jordens kappe.

Forskere har længe haft mistanke om, at et område af jordens kappe, et sted mellem skorpen og kernen, indeholder et stort reservoir af sten, forholdsvis uforstyrret siden planetens dannelse. Indtil nu, der har ikke været noget sikkert bevis, hvis eller hvor det findes. Nu har en international gruppe af forskere målt heliumisotoper indeholdt i superdybe diamanter bragt til overfladen af ​​voldsomme vulkanudbrud, at opdage fodsporene fra dette gamle reservoir. Dette arbejde vil blive præsenteret for videnskabsmænd for første gang fredag ​​den 23. august på Goldschmidt-konferencen i Barcelona, efter offentliggørelse i dag (15. august) i tidsskriftet Videnskab .

Efter jordens dannelse, voldelig geologisk aktivitet og udenjordiske påvirkninger forstyrrede den unge planet, hvilket betyder, at næsten intet af Jordens oprindelige struktur er tilbage. Så i 1980'erne bemærkede geokemikere, at i nogle basaltlavaer fra bestemte steder var forholdet mellem helium 3 og helium 4 isotopen højere end forventet, afspejler isotopforholdet i ekstremt gamle meteoritter, som var faldet til Jorden. Dette indikerer, at lavaen havde båret materialet fra en slags reservoir dybt inde i Jorden, med en sammensætning, der ikke har ændret sig væsentligt i de sidste 4 milliarder år. "Dette mønster er blevet observeret i "Ocean Island Basalts, "som er lavaer, der kommer til overfladen fra dybt inde i jorden, og danner øer som Hawaii og Island," sagde forskningsleder Dr. Suzette Timmerman, fra Australian National University. "Problemet er, at selvom disse basalter bringes til overfladen, vi ser kun et glimt af deres historie. Vi ved ikke meget om kappen, hvor deres smeltninger kom fra."

For at løse dette problem, Timmermans team så på helium isotopforhold i superdybe diamanter. De fleste diamanter er dannet mellem 150 og 230 km under jordskorpen, før de bliver ført til overfladen af ​​smeltninger. Meget lejlighedsvis bringes nogle 'superdybe' diamanter (skabt mellem 230 og 800 km under jordens overflade) til overfladen. Disse superdybe diamanter er genkendeligt forskellige fra normale diamanter.

Suzette Timmerman sagde, "Diamanter er de sværeste, mest uforgængelige naturlige stof kendt, så de danner en perfekt tidskapsel, der giver os et vindue ind i den dybe Jord. Vi var i stand til at udvinde heliumgas fra treogtyve superdybe diamanter fra Juina-området i Brasilien. Disse viste den karakteristiske isotopsammensætning, som vi ville forvente fra et meget gammelt reservoir, bekræfter, at gasserne er rester af en tid på eller endda før Månen og Jorden kolliderede. Fra diamanternes geokemi, vi ved, at de er dannet i et område kaldet "overgangszonen, " som er mellem 410 og 660 km under Jordens overflade. Det betyder, at dette usete reservoir, tilbage fra jordens begyndelse, skal være i dette område eller under det.

"Der er stadig spørgsmål om formen af ​​dette reservoir; er det et stort enkelt reservoir, eller er der flere mindre gamle reservoirer? Hvor er reservoiret helt præcist? Hvad er den fuldstændige kemiske sammensætning af dette reservoir? Men med dette arbejde, vi begynder at finde ud af, hvad der sandsynligvis er det ældste tilbageværende relativt uforstyrrede materiale på Jorden, " hun siger.

kommenterer, Professor Matthew Jackson (University of California, Santa Barbara) sagde, "Der har været en masse arbejde fokuseret på at identificere placeringen af ​​primordiale reservoirer i den dybe Jord. Så dette er et interessant resultat, med et stort potentiale til at "kortlægge", hvor forhøjede 3He/4He-domæner er placeret i Jordens dybe indre. Helium kan diffundere hurtigt under kappeforhold, så det vil være vigtigt at vurdere, om den ældgamle heliumsignatur afspejler kompositioner, der er fanget på diamantdannelsesdybder, eller sammensætningen af ​​værts-lavaen, der transporteres til diamanter til overfladen. Dette arbejde er et vigtigt skridt i retning af at forstå disse reservoirer, og viser vejen til yderligere forskning."