Странные гигантские алмазы приоткрывают тайну состава Земли

Крупнейшие алмазы, когда-либо добытые на Земле, отличаются не только своим размером и блеском, но и уникальной историей происхождения. Они родились из металла, выросли из пятен жидкого железа и газа глубоко в недрах Земли. Такой вывод был сделан в исследовании, опубликованном в Science на днях под авторством Эвана Смита из Геммологического института Америки.

«Большинство алмазов образуются на глубине 150-200 километров. Они формируются в самых толстых частях континентов, в основе жестких континентальных тектонических плит», говорит Смит. «98% алмазов, которые мы добываем, берутся из этих мест».

Но некоторые из них, включая знаменитый алмаз Куллинан — крупнейший алмаз ювелирного качества из когда-либо найденных, весом более 3000 каратов — слишком большие и слишком разные, чтобы формироваться в одном месте с другими блестящими камнями.

«Алмазы вроде Куллинана имеют характеристики, отличные от тех, что имеют другие виды алмазов. В течение многих лет геологи задавались вопросом, могли ли они сформироваться в других частях мантии. Этот вопрос был очень трудным», говорит Смит.

Изучение этих невероятно ценных камней оказалось практически невозможным. Запрашивать образец драгоценностей короны для научного эксперимента? Нет, это точно невозможно.

Поэтому Смит пытался систематически находить алмазы того же типа и качества до тех пор, пока их ограняли и превращали в бесценные реликвии. Он искал камни, которые имели включения или кусочки материала, попавшего в алмаз во время его роста. «Они дали нам подсказки о том, как формируются алмазы, откуда берутся, что еще происходит в этой среде», говорит Смит.

Глядя на включения в некоторых из крупнейших алмазов — и химически тестируя включения в небольших остатках, сброшенных в ювелирном процессе — Смит смог собрать воедино картину того, как формируются эти конкретные алмазы.

«Получилось так, что эти большие алмазы — вроде Куллинана — в некотором роде удивительны. Они не появились в жесткой тектонической плите, они пришли откуда-то из глубин, из конвектирующей мантии», говорит Смит. Это значит, что они пришли с глубины 360-750 километров под Землей.

Смит не только смог выяснить, откуда взялись эти большие драгоценные камни, он также смог понять, как они образовались — в высокой температуре и при высоком давлении, в среде, пестрящей кусочками железа и никеля. «Это то, что было предсказано на основании теории и экспериментов. Люди думали об этом 20 лет, но не могли подтвердить», говорит Смит.

«Эти алмазы особенные, потому что говорят нам, что в глубокой среде может быть металл», говорит Смит.

Алмазы растут вместе с жидким металлом, который отлично растворяет углерод. Когда металл становится перенасыщенным углеродом, часть его начинает выпадать в осадок и кристаллизоваться, постепенно выстраивая крупный алмаз, который мы (не) имеем возможности наблюдать.

Происхождение углерода, растворенного в жидком металле, пока остается под вопросом. Но одна возможность, по словам Смита, заключается в том, что углерод изначально пришел из земной коры, был засосан глубоко в мантию на границе континента, когда одна тектоническая плита сталкивается с другой, и наконец попал под мантию, где растворился в жидком металле — и превратился при высоких температурах и давления в гигантские алмазы.

Крупные алмазы и «обычные» алмазы проходят один и тот же путь к поверхности: мощные вулканические извержения из глубин Земли иногда производят богатые алмазами месторождения — кимберлиты — где и находят большинство алмазов.

Смит планирует продолжать искать включения и собирать подсказки относительно внутреннего устройства Земли. К сожалению, некоторая информация была потеряна навсегда. Когда часть самых известных крупных алмазов вроде Куллинана была огранена в драгоценные бриллианты, металлические части, содержщие ценнейшую научную информацию, были отсечены как недостатки и потеряны навсегда.

Смит надеется, что в будущем эти «обрезки» будут цениться так же, как и сами алмазы.