Примесь в алмазе оказалась единственным земным образцом рингвудита, попавшим в руки учёных.
Микроскопический кристалл впервые обнаруженного на Земле минерала свидетельствует о присутствии огромного количества воды в глубинах земной мантии. Речь об алмазе массой менее одной десятой грамма, найденном в Бразилии. Дальнейшие исследования образца, наверное, помогут ответить на сакраментальный вопрос о происхождении воды на планете.
Алмаз длиной всего 5 мм образовался глубоко в мантии.
(Фото Richard Siemens / Univ. Alberta.)
Большинство алмазов образуется на глубинах от 150 до 200 км, но есть и «сверхглубокие» алмазы из так называемой переходной зоны мантии (410–660 км), поясняет ведущий автор Грэм Пирсон из Университета Альберты (Канада). Примеси в таких алмазах позволяют получить представление о том, в каком окружении создавался алмаз, а следовательно, какие минералы присутствуют на данной глубине. Некоторые минералы обладают кристаллической структурой, которая может образоваться только при высоких давлениях и (или) температурах, поэтому многие из них перестраиваются, когда давление снимается или температура понижается. Таким образом, когда породу выносит на поверхность, многие минералы, образовавшиеся на большой глубине, изменяются до неузнаваемости. Но, оказавшись в ловушке внутри алмазов, они остаются в первоначальном, сжатом виде и становятся окном в недра Земли.
Г-н Пирсон и его коллеги изучили один из таких алмазов из бразильского муниципалитета Жуина. Образец весит 0,09 г. Исследование примесей проводилось методом рамановской спектроскопии комбинационного рассеяния света, и учёные наткнулись на зерно диаметром 40 мкм, которое оказалось рингвудитом — формой оливина, существующей при высоком давлении. Рингвудит до сих пор удавалось найти только в метеоритах или синтезировать в лаборатории.
Минералогическая теория и сейсмические данные давно говорят о том, что рингвудит является основным компонентом переходной зоны, и вот наконец-то удалось подтвердить, что это действительно так.
В отличие от более изученных форм оливина, рингвудит способен содержать значительное количество воды, и исследователи получили шанс ответить на старый вопрос о том, сколько воды находится в переходной зоне. Инфракрасная спектроскопия показала, что в крошечном кусочке рингвудита около 1% воды по массе. Это немного только на первый взгляд. Рингвудита в переходной зоне предостаточно, так что воды там примерно столько же, сколько в океанах на поверхности планеты. Правда, Норм Слип из Стэнфордского университета (США) просит коллег не спешить с выводами, ведь содержание воды в одном кристалле, возможно, не отражает общую картину. Алмазы производятся особым типом вулканизма, который обычно связан с богатыми водой породами. Если вы нашли в ручье золотой самородок, это ещё не значит, что вся галька золотая.
Г-н Пирсон и не думал спорить. Дистанционное зондирование мантии даёт противоречивые результаты, то есть вода в переходной зоне может распределяться неоднородно.
Включение рингвудита в алмазе (фото авторов работы).
Насчёт того, откуда в мантии вода, есть две теории. Во-первых, вода океанов проникла в недра планеты в результате субдукции литосферных плит. Во-вторых, предполагается, что в глубине Земли ещё хранится насыщенный водой материал, из которого формировался наш любимый шарик.
Если вода находится там со времён возникновения Земли, то отношение дейтерия к обычному водороду в ней может отличаться от того, которое наблюдается в нынешней морской воде. Когда учёные доберутся до той воды, станет ясно, верна ли гипотеза, что воду к нам занесли астероиды и кометы. Но г-н Пирсон не спешит с проверкой образца на соотношение изотопов, поскольку такое исследование разрушит единственный кусок мантийного рингвудита, находящийся в распоряжении специалистов. Экземпляр выдержит только один–два анализа, поэтому надо крепко подумать, какой выбрать.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Подготовлено по материалам Nature News.
