Удивительные находки, обнаруженные внутри алмазов

Бриллианты – не просто лучшие друзья женщин. Они также являются лучшими друзьями геологов. Эти драгоценные камни иногда содержат невероятно редкие или невидимые элементы, раскрывающие самые глубокие секреты, похороненные в недрах нашей Земли. Анализируя такие находки, ученые смогли догадаться, что находится под землей и даже раскрыли некоторые факты из истории нашей Земли. В редких случаях алмазы прилетают из космоса.

10. Рингвудит

Фото: scientificamerican.com

Ученые полагают, что внутри мантии Земли есть океан. Этот океан находится внутри зеленого минерала под названием рингвудит, залежи которого существуют только между нижней мантией и переходной зоной внутри Земли, толщина которой составляет 515 километров. Переходная зона находится между верхней и нижней мантией.

Рингвудит нельзя найти на поверхности земли, потому что его можно получить только под безумно высоким давлением, которое есть глубоко под землей. Несколько раз ученые добирались до него, но минерал каждый раз менял свою форму в отсутствие массивного подземного давления. Однако геохимику Грэму Пирсону (Graham Pearson) удалось получить рингвудит в его естественной форме.

Рингвудит оказался в ловушке внутри алмаза, найденного в шахте в Жуина (Juina), Бразилия. Пирсон и его коллеги предположили, что минерал поднялся на поверхность во время землетрясения. Пирсон сделал открытие случайно. Он пытался датировать алмаз, когда обнаружил, что в нем содержится рингвудит.

9. Перовскит силиката кальция

Фото: kotlyars.com

Как ни парадоксально, но силикатный перовскит – редкий минерал, хотя и является самым распространенным минералом на Земле. Ученые считают, что 38 процентов объема Земли состоит из силикатного перовскита. Тем не менее, его так редко обнаруживают, что первый образец был получен из метеорита, который, как полагают, откололся от другой планеты. Мы не можем добраться до силикатного перовскита на земли, потому что он находится только внутри земной мантии.

Однако ситуация изменилась, когда ученые обнаружили внутри алмаза, всего в 1 километре под землей в алмазном руднике Куллинан (Cullinan) в Южной Африке, стабильный образец минерала. Им оказался перовскит силиката кальция (CaSiO3), который, как полагают, является четвертым самым распространенным минералом на Земле.

Интересно, что алмаз, в котором содержался образец, является одним из самых редких алмазов на Земле. Его можно найти на глубине около 700 километров под землей, где давление в 240 000 раз больше, чем на поверхности. Ученые считают, что образец перовскита силиката кальция попал в ловушку внутри алмаза, когда тот формировался.

8. Лед

Фото: sciencealеrt.com

Как мы уже упоминали ранее, ученые выдвинули предположение о существовании океана внутри мантии Земли. Ученые считают, что этот океан образовался, когда вода из океанов планеты ушла под землю вместе с частями земной коры.

Ученые знают, что земная кора все еще погружается в мантию. Но они не могут определить, как долго она это делает, и каков размер подземного океана. Насколько нам известно, его может даже не быть. Однако недавние открытия свидетельствуют о том, что он все-таки существует.

В марте 2018 года стало известно о том, что ученые обнаружили образцы льда, «спрятанные» в алмазах, которые образовались в мантии Земли. Они считают, что лед был создан из воды, «втянутой» в мантию. Это открытие становится более интересным, когда мы понимаем, что внутри Земли очень жарко, а лед не образуется в жаркой среде.

Ученые называют этот ледс- лед VII, и он образуется только на глубине от 610 до 800 километров под землей, где давление превышает 24 Гигапаскаля. До сих пор в алмазах были обнаружены три образца льда-VII: два из них были обнаружены в шахтах в Южной Африке, а третий — в шахте в Китае.

7. Жидкие металлы

Фото: qz.com

Все когда-либо найденные крупные алмазы образовались глубоко внутри мантии на глубине между 322-805 километров. Эти алмазы иногда содержат примеси, которые на самом деле являются металлами, присутствующими внутри мантии Земли. Ученые часто изучают эти алмазы, чтобы иметь представление о том, что содержится в мантии.

Проанализировав 53 таких алмаза, ученые обнаружили, что мантия Земли содержит много железа и никеля, а также следы метана, водорода и граната. Интересно, что они не нашли никаких следов кислорода. Это противоречит предположению, что внутри мантии содержится большое количество кислорода.

6. Гарцбургитовые включения

Фото: phys.org

О гарцбургитовых включениях, разновидности породы, вы, наверное, никогда не слышали. Это подкатегория перидотитовых пород, которые являются самыми распространенными породами, найденными в мантии Земли. Из-за их обилия в мантии, ученые часто датируют бриллианты, основываясь на гарцбургитовых включениях, которые в них содержатся.

Несколько исследователей из Амстердамского Свободного Университета (Vrije University) сделали интересное открытие, датировав 26 алмазов, содержащих гарцбургитовые включения. Девять из этих алмазов были сформированы около трех миллиардов лет назад, когда большой континент распался на более мелкие континенты, что привело к сильному повышению температуры глубоко под землей.

Исследователи обнаружили, что 10 из алмазов было всего 1,1 миллиарда лет, что очень немного по земной шкале. Фактически, это был первый раз, когда ученые нашли алмазы, возраст которых составил миллиард лет. Обычно возраст этих драгоценных камней исчисляется несколькими миллиардами лет, потому что Земля в то время была чрезвычайно горячей. А один миллиард лет назад планета была слишком холодной, чтобы образовывались алмазы.

Однако ученые считают, что необходимую температуру обеспечило мощное извержение вулкана, произошедшее на территории современного Зимбабве. Их открытие позволяет по-новому взглянуть на технологию добычи алмазов, поскольку в перспективных шахтах разработчики часто проверяют возраст гарцбургитовых включений.

5. Молекула бора

Фото: Live Science

Как правило, вес в каратах является одним из факторов, определяющих ценность алмаза. Чем выше вес в каратах, тем выше цена, и наоборот. Однако цвет алмаза (который обусловлен наличием других минералов) также влияет на цену. Чем более он редкий, тем выше цена. Голубые бриллианты-это вторые по редкости бриллианты, и они довольно дорогие. (Красные бриллианты-самые редкие).

В 2016 году на аукцион был выставлен бриллиант Cullinan Dream blue весом в 24,18 карата, цена которого составила 23 миллиона долларов. Голубые алмазы редки, потому что они являются самыми глубоко расположенными алмазами. Они формируются глубоко внутри нижней мантии между 410-660 километрами под землей. Для сравнения, обычные алмазы формируются на глубине между 150-200 километрами под землей.

Цвет голубых алмазов обусловлен содержащимся в них бором, который редко встречается под землей. Большая часть мировых запасов бора находится на поверхности в океанической коре Земли. Итак, каким образом бор оказался в нижней мантии и даже внутри самого глубоко расположенного и второго по величине алмаза в мире?

Ученые не уверены, но они предполагают, что бор попадает в землю, когда более плотная тектоническая плита падает вниз и уходит под менее плотную тектоническую плиту. Затем бор из плотной тектонической плиты попадает под землю вместе с метаном, водородом и океанской водой.

4. Кианит

Фото: gemselect.com

Хотя это случается редко, иногда в алмазах обнаруживаются другие драгоценные камни, такие как рубин или кианит. Мы уже упоминали, что алмазы голубые, когда в них есть бор, но они могут быть голубыми и потому, что внутри есть кианит.

Кианит также может быть серым, зеленым, оранжевым, белым, желтым или даже бесцветным. Синий кианит является наиболее ценным, хотя белый кианит встречается реже. Продавцы – мошенники иногда выдают синий кианит за более дорогой сапфир.

3. Мутировавшие атомы углерода

Фото: BBC

Чистый углерод существует в трех основных формах: алмаз, графит и бакминстерфуллерен. Тем не менее, ученые обнаружили две другие формы, которые содержат мутировавшие формы углерода, что делает их более твердыми, чем алмаз. Интересно, что ученые предсказали существование этих кристаллов задолго до того, как их существование подтвердилось.

Сверхтвердые кристаллы были обнаружены не на Земле. Вместо этого они содержались в метеорите Havero, принадлежащем классу Урейлитов, и упавшему в Финляндии в 1971 году. В метеоритах этого вида часто содержится графит и алмазы.

Ученые считают, что сверхтвердые кристаллы первоначально были графитом, который нагрелся, когда метеорит вошел в атмосферу Земли. Это вызвало химическую реакцию, которая заставила атомы углерода мутировать, и получился сверхтвердый кристалл.

К сожалению, ученые не смогли определить твердость кристаллов, потому что они были слишком маленькими. Тем не менее, они были тверже алмаза, потому что их нельзя было отполировать алмазной крошкой.

2. Углерод-12

Фото: sciencedaily.com

В 1983 году в Джэк Хиллс (Jack Hills) в Западной Австралии исследователи из Университета Картина (Curtin University) обнаружили 22 алмаза внутри нескольких циркониевых кристаллов. Исследование алмазов показало, что они состоят из углерода-12 (он же легкий углерод). Находка была удивительной, потому что алмазы, содержащие огромное количество углерода-12, образуются только тогда, когда вокруг есть живые организмы.

Ученые установили, что алмазы сформировались 4,2 миллиарда лет назад, а цирконий – 4,4 миллиарда лет назад. Ученые всегда считали, что первый одноклеточный организм появился 3,5 миллиарда лет назад. Однако, алмазы доказали, что одноклеточные организмы, вероятно, существовали в течение гадейского эона, на 700 миллионов лет раньше.

В то время Земля была ужасным местом для жизни, даже для самых крошечных организмов. На планете было очень жарко. Вместо воды океан наполняла магма сверхвысокого давления. Ученые подозревают, что, если углерод-12 создали живые организмы, то он мог быть занесен на Землю метеоритами.

1. Ферропериклаз

Фото: gia.edu

Редко можно найти алмазы, образовавшиеся очень глубоко в мантии Земли. Тем не менее, исследователи из Американского института Геммологии (Gemological Institute of America) считают, что они, возможно, нашли несколько из таких минералов. Эти алмазы содержат ферропериклаз, который есть глубоко внутри мантии Земли.

Алмазы, содержащие ферропериклаз, легко узнаваемы, потому что они радужные. Они изменяют свой цвет в зависимости от угла, под которым они рассматриваются, и угла падения света – как это происходит с мыльным пузырем. Никто не знает, почему ферропериклазовые алмазы ведут себя таким образом, но одной из возможных причин является наличие в них магнезиоферрита.

Однако, не все алмазы, содержащие ферропериклаз, способны переливаться разными цветами. Некоторые просто прозрачно-коричневые. Кроме того, наличие ферропериклаза не достаточное доказательство того, что алмаз образовался в мантии. Такие алмазы могут также образовываться высоко над мантией в местах, где наблюдается нехватка кварца.