С помощью алмазов ученые доказали, что в круговорот углерода вовлечена вся планета целиком. В составе сверхглубинных алмазов они обнаружили углерод из океанической земной коры.
Геохимики давно предполагали, что глобальный круговорот углерода включает не только земную кору, океан и атмосферу, но и внутренние слои планеты. Но прямых доказательств не имели. Затем появились данные, что в круговорот углерода вовлечена верхняя часть мантии – до глубины 400 км. Открытие, сделанное учеными из Института Карнеги (Carnegie Institution for Science) в Вашингтоне и Университета в Бристоле (University of Bristol), Великобритания, доказывает, что этот процесс еще более глобален – он охватывает и нижнюю мантию, до глубины порядка 700 км.
Доказательства ученые получили из алмазов. Майкл Уолтер (Michael Walter), профессор Университета в Бристоле, и его коллеги исследовали сверхглубинные алмазы, образовавшиеся на глубине около 700 км, из месторождения в Бразилии. В этих алмазы, как мухи в янтаре, заключены микроскопические включения других минералов. Геохимики изучили химический состав этих включений в шести кристаллах и в четырех из шести нашли, что включения содержат мало изотопа углерода С13. Меньше, чем должно было быть в нижних слоях мантии. Но столько, сколько содержат базальты океанической земной коры.
Из этого ученые сделали вывод, что минеральные включения в сверхглубинных алмазах ведут свое происхождение от обогащенной углеродом океанической коры, вещества из которой в некоторых зонах могут опускаться до нижней мантии. Теория тектонических плит говорит, что в местах разломов одна плита может подныривать под другую и опускаться вниз, в мантию. Таким образом, составляющие ее породы смешиваются с породами мантии.
Ученые считают, что именно так базальты из океанической коры попали на глубину 700 км. Анализ показал, что микровключения в алмазах образовались, когда базальт плавился и кристаллизовался при экстремально высоких давлении и температуре нижней мантии.
«Это потрясающе, что мы можем судить по микроскопическим зернам минерала о поведении такой огромной субстанции, как мантия Земли», - сказал соавтор исследования Стивен Ширей (Steven Shirey) из Института Карнеги.
По словам ученых, их открытие показывает, что планета Земля – целостная, динамичная система.
Статью о происхождении алмазов ученые опубликовали в сегодняшнем выпуске Science
