Mały odłamek skalny uwięziony wewnątrz diamentu otwiera zupełnie nowe okno do badań dolnego płaszcza Ziemi. Odkryto nowy minerał krzemianowy – dawemaoit – którego istnienia do tej pory nie udało się potwierdzić. Teraz jest potwierdzenie, że rzeczywiście występuje w przyrodzie. Swoją nazwę zawdzięcza znanemu geofizykowi – Ho-kwang (Dave) Mao. Wyniki odkrycia opisano w Science.
Diamenty najlepszymi przyjaciółmi geologów
Diament zawierający charakterystyczną mineralną inkluzję został wydobyty z kopalni w Botswanie. Powstał na głębokości ponad 660 km, czyli w górnej granicy dolnego płaszcza Ziemi. Wykorzystując techniki analityczne (dyfrakcję rentgenowską, fluorescencję rentgenowską i spektroskopię w podczerwieni) zespół mineralogów kierowany przez Olivera Tschaunera z University of Nevada zidentyfikował skład chemiczny i strukturę nowego minerału. Jest to rodzaj perowskitu krzemianu wapnia.
Modele geologiczne wykazały, że ok. 5-7% dolnego płaszcza Ziemi musi być zbudowane z dawemaoitu. Niestety, bezpośrednie obserwacje tych regionów naszej planety nie wchodzą w grę. Co więcej, minerały występujące na tak dużych głębokościach, zmieniają swoją strukturę krystaliczną na powierzchni.
Diamenty to swoiste kapsuły czasu, bo mogą w nich być zamknięte różne formy mineralne wydostające się na powierzchnię. Odkrycie dawemaoitu nie tylko potwierdza jego istnieje, ale ujawnia lokalizację niektórych źródeł ciepła wewnątrz Ziemi.
W strukturę krystaliczną dawemaoitu wkradają się różne pierwiastki radioaktywne, jak uran, tor oraz pierwiastki ziem rzadkich. Prawdopodobnie wytwarzają one ok. 1/3 ciepła krążącego w dolnym płaszczu. Badając skład chemiczny dawemaoitu można teraz potwierdzić, gdzie dokładnie one występują. Diament z Botswany zawierał również tlenek żelaza(II), znany jako wustyt. Obecność tych inkluzji pozwoliła zawęzić przybliżone warunki, w których dawemaoit się uformował – między 24 a 35 mld paskali. Trudno powiedzieć, na jakiej głębokości dokładnie to było.
Zaskakujące jest to, że dawemaoit jest wyjątkowo bogaty w potas w porównaniu z przewidywaniami laboratoryjnymi. Liczne eksperymentalne próby stworzenia tego minerału dawały “prawie czysty perowskit krzemianu wapnia”. Nie wiadomo, co było źródłem niespodziewanego potasu. Być może wnętrze Ziemi jest bardziej skomplikowane niż nam się wydawało.