Egy mélyen a földköpenyben keletkezett gyémánt olyan ásványt tartalmaz, amelyet a természetben még soha nem láttak. A felfedezés ritka betekintést nyújt a Gutenberg-Wiechert-felület környezetéről, amely szétválasztja a magot és a földköpenyt. Az újonnan felfedezett ásvány segíthet új információkat gyűjteni a bolygó szerkezetéről, valamint megérteni, hogy a földi lemeztektonikát milyen hatások érik, milyen dinamikája van.

Az ásvány, a kalcium-szilikát perovszkit csak a föld mélyén uralkodó hihetetlenül magas nyomás alatt alakul ki. Az újonnan azonosított minta valószínűleg 660 és 900 kilométerrel a bolygó felszíne alatt keletkezett - idézi Oliver Tschauner mineralógust, a Las Vegas-i Nevadai Egyetem ásványtani szakértőjét a Scientific American.

Kapcsolódó

Bár az ásványt korábban laboratóriumban szintetizálták 20 gigapascal nyomás (a légköri nyomás közel 200 000-szerese) mellett, de azonnal más képződménnyé alakult át, ahogy kivették ebből a mesterséges nagynyomású környezetből. Ezért a kutatók azt feltételezték, hogy lehetetlen lesz a természetben előforduló kalcium-szilikát perovszkitet találni. 

"Úgy gondoltuk, hogy olyan kicsi az esélye annak, hogy megtaláljuk, hogy soha nem is kerestük aktívan" - mondja Tschauner.

Ezért meglepetésként érte, amikor ő és kollégái egy a botswanai Orapából származó gyémánt tökéletlenségeit elemezve három aprócska kalcium-szilikát-perovszkit foltot találtak. A kalcium-szilikát más formákban is megtalálható, többek között wollastonitként a kéregben és breyitként a köpeny középső és alsó régióiban. Ennek a változatnak azonban olyan árulkodó kockás kristályszerkezete volt, amely megkülönböztette az ásvány ezen változataitól. Tschauner és kollégái az új ásványt "davemaoite"-nak nevezték el Ho-Kwang "Dave" Mao geológus után, aki úttörő kísérleteket végzett a gyémántok présként való felhasználásával a földköpenyhez hasonló körülmények nyomás laboratóriumi szimulálásában.

A geológusok a földköpeny összetételéről a földkéregben található anyagok alapján tudnak megfelelő képet alkotni, mivel a köpeny és a kéreg kőzetei kapcsolatban állnak egymással: a tektonika évmilliók során kőzeteket és ásványi anyagokat mozgat fel és le a rétegek között. Az ásványok azonban átalakulnak és megváltoznak, amint elhagyják az alsó köpeny magas nyomását és a magas hőmérsékletű környezetet. A gyémántok adnak csak betekintést ebbe a régióba, mivel nem morfizálódnak. Legalább 150 km mélyen a felszín alatt keletkeznek, némelyikük akár 1000 km mélyen is. A gyémántok kristályszerkezete tiszta szénből áll, de kialakulásuk során gyakran apró darabkák beléjük kerülnek. Mivel a gyémántok hihetetlenül kemények, ezeket a mikroszkopikus "zárványokat" nagyon nagy nyomás alatt képesek bezárni - még akkor is, amikor a gyémánt felemelkedik a kéregbe, és a bányász kiszedi.

A botswanai gyémántban lévő davemaoite mennyisége rendkívül kicsi volt, a három folt mindegyike mindössze 5-10 mikrométer széles. Tschauner és kollégái röntgensugarakkal elemezték a zárványokat, majd kettőt közülük lézerrel megfúrtak, elpárologtatták az anyagot, és egy tömegspektrométer nevű eszközön keresztül küldték, hogy meghatározzák, milyen elemekből álltak a minták. Azt találták, hogy a davemaoite meglepően nagy mennyiségű káliumot tartalmazott; ez segíthetett stabilizálni a mélységben keletkezett ásványt a földfelszínen.

Tschauner szerint a kálium egyik formája radioaktív, és a davemaoite kis mennyiségben olyan radioaktív elemeket is tartalmaz, mint a tórium és az urán, amelyeket a mélyebb köpenyt alkotó más ásványok nem vesznek fel könnyen. Ez azért fontos, mert ezeknek az elemeknek a bomlása felelős a föld belsejében keletkező hő körülbelül egyharmadáért.