Niedojrzałe diamenty piszą historię Ziemi

Reklama

pt., 08/27/2021 - 14:25 -- MagdalenaL

Diament używany w badaniach (fot: YAAKOV WEISS/Obserwatorium Ziemi Lamonta – Doherty'ego)

Niektóre diamenty nadal zawierają substancję, z której są wykonane jeszcze w stanie ciekłym. Na tej podstawie badacze ustalili pierwotne pochodzenie wyjątkowych kamieni.

Większość jubilerów odrzuca matowe, żółtawe diamenty zanieczyszczone stałymi lub płynnymi „inkluzjami”, uważając je za nieatrakcyjne. Jednak dla naukowców ich krystaliczna struktura zawiera cenne informacje, które mogą sięgać miliarda lub więcej lat wstecz w historię Ziemi.

Yaakov Weiss, geolog z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie wraz z współbadaczami rozbili takie diamenty pochodzące z RPA, by dostać się do zamkniętej w nich cieczy. Z tej płynnej substancji powstały kiedyś diamenty. Ich skład dostarcza informacji o dawnych warunkach panujących we wnętrzu Ziemi.

Ciesz oprócz innych pierwiastków zawiera uran i tor. Oba pierwiastki rozpadają się na izotop helu 4 (4He) i stopniowo uwalniają się z krystalicznej sieci diamentu. Do tej pory nie wiedziano jednak, w jakim tempie substancja wydostaje się na zewnątrz. Mogłoby to posłużyć jako wyznacznik do określenia wieku diamentu i historii jego powstania.

Wiek diamentów

Weiss wraz z zespołem wymodelowali tempo rozkładu i obliczyli maksymalną ilość helu 4, która jest w stanie się ulotnić. W ten sposób określili bardzo duży przedział wiekowy kamieni. Aby dokładniej określić ich wiek, porównali swoje dane z warunkami tektonicznymi i termicznymi panującymi w płaszczy i skorupie ziemskiej z miejsca pozyskania diamentów. Jeśli faza przedziału wiekowego znalazła się poza ramami czasowymi tworzenia otaczającej materii, została wykluczana. W ten sposób uzyskano chronologiczną górną granicę czasową ulatniania się helu 4. Naukowcy obliczyli dzięki temu wiek wszystkich dziesięciu badanych diamentów. Swoje wyniki opisali w czasopiśmie naukowym „Nature Communications”.

Datowanie cieczy przypadło na trzy różne okresy, podczas których powierzchnia Ziemi uległa znacznym zmianom. Najstarsze diamenty powstały między 750 mln a 2,6 mld lat temu. Natomiast proporcje węgla pomogły zespołowi naukowców zawęzić ich formację do ram czasowych, sięgających około miliarda lat wstecz. W tamtym czasie ruchy tektoniczne na terenie dzisiejszej Afryki Południowej spowodowały napór płyt na siebie oraz ukształtowanie wielkich łańcuchów górskich.

Kolejne najstarsze diamenty powstały 300 do 540 milionów lat temu, czyli w czasie, gdy powstawały góry Naukluft w Namibii. Najmłodsze egzemplarze należą do fazy sprzed 85 do 118 milionów lat. Kamienie uformowały się tuż przed wyrzuceniem ich w kierunku górnej skorupy przez podziemną erupcję.

Płyny w najstarszych diamentach okazały się mocno węglanowe, w średnio starych wyróżniła się zawartość krzemionki, natomiast w najmłodszych dominowały sole. Badacze podejrzewają, iż proporcje te mogą wynikać z odpowiadających im wydarzeń geologicznych.

Najmłodsze ciecze diamentowe mogły pochodzić na przykład ze skorupy oceanicznej, która została wepchnięta głęboko w ziemię przez skorupę kontynentalną.

Diamenty to kapsuła czasu historii Ziemi

Żaden inny kamień lub minerał z głębi Ziemi nie wydostaje się na jej powierzchnię

z tak niewielkimi zmianami strukturalnymi jak diament, mówi Suzette Timmerman, geolożka z University of Alberta, która nie brała udziału w badaniach. Płyny zapewniają zatem rzadki i natychmiastowy wgląd w głęboką litosferę – skorupę ziemską oraz górną część płaszcza ziemskiego. „Cokolwiek się tam znajdzie, zachowuje się jak kapsuła czasu” – mówi Timmerman.

Jako kolejne, zespół Weissa planuje zbadać diamenty z innych regionów świata również pod kątem podobnych powiązań między ich powstawaniem a wydarzeniami geologicznymi na powierzchni Ziemi. Geolog Weiss podkreśla: „musimy się jeszcze dowiedzieć, jakich szczegółowych informacji może nam to dostarczyć o rozwoju płaszcza Ziemi i litosfery”.

Autor: 
Stephanie Pappas, Tłumaczenie: Agnieszka Cyganik

Reklama