Manteli i Tokës është një motor i paqëndrueshëm dhe enigmatik që fuqizon vullkanizmin, riciklon koren dhe rregullon evolucionin afatgjatë të planetit. Por një nga karakteristikat e tij më të pakapshme – gjendja redoks, ose ekuilibri i specieve kimike të oksiduara dhe të reduktuara – mbetet e vështirë të matet drejtpërdrejt.
Një studim i ri i udhëhequr nga Yael Kempe dhe Yaakov Weiss, nga Instituti i Shkencave të Tokës i Universitetit Hebraik, ofron një vështrim të rrallë në këto procese të thella, të kapura brenda nano- dhe mikro-përfshirjeve në diamante nga miniera Voorspoed e Afrikës së Jugut. Studimi është botuar në revistën Nature Geoscience.
Për dekada të tëra, modelet dhe eksperimentet me presion të lartë kanë sugjeruar që lidhjet metalike të pasura me nikel duhet të stabilizohen në mantel në thellësi prej afërsisht 250-300 km. Megjithatë, mostrat natyrore që konfirmojnë këto parashikime kanë qenë shumë të pakta.
Duke punuar me kolegë nga Universiteti i Nevadës, Universiteti i Kembrixhit dhe Nanoqendra në Universitetin Hebraik, ekipi i Weiss tani ka identifikuar nanoinkluzione metalike nikel-hekur dhe mikroinkluzione karbonati të pasura me nikel të ruajtura brenda diamanteve që u formuan midis 280-470 km nën sipërfaqen e Tokës. Këto përfshirje përfaqësojnë provën e parë të drejtpërdrejtë të lidhjeve të pasura me nikel në thellësinë e tyre të parashikuar – një vërtetim i kërkuar prej kohësh i modeleve redoks të mantelit.
Ngarkesa minerale e diamanteve përfshin gjithashtu koezit, faza aluminoze të pasura me K dhe përfshirje molekulare të azotit të ngurtë, duke siguruar shënjues të shumtë presioni që e kufizojnë fort origjinën e tyre në mantelin e sipërm të thellë dhe zonën e cekët të tranzicionit.
Pamjet e çastit redoks të ngrira në karbon
Rëndësia e gjetjes shkon përtej konfirmimit të thjeshtë të modeleve teorike. Bashkëjetesa e lidhjes nikel-hekur dhe karbonatit të pasur me nikel tregon një reaksion metasomatik të ngrirjes redoks – një bashkëveprim dinamik në të cilin një shkrirje karbonatitike-silicike e oksiduar infiltroi peridotitin e reduktuar që përmban metal. Kjo bashkohet me provat e mëparshme nga thellësi më të cekëta se kjo është mënyra kryesore e formimit të diamanteve natyrore.
Në këtë mjedis, oksidimi preferencial i hekurit në krahasim me nikelin nxiti pasurimin e lidhjes së mbetur në nikel. Në të njëjtën kohë, karbonatet dhe diamantet e pasura me nikel u kristalizuan nga shkrirja. Në fakt, diamantet ngrinë një moment gjeokimik të shkurtër: shndërrimin e një shkëmbi të reduktuar të mantelit në një domen më të oksiduar dhe të pasur me avull dhe reduktimin e karbonateve për të formuar diamante.
“Ky është një pamje e rrallë e kimisë së mantelit në veprim,” thotë Weiss. “Diamantet veprojnë si kapsula të vogla kohore, duke ruajtur një reagim që përndryshe do të zhdukej ndërsa mineralet riekuilibrohen me mjedisin e tyre.”
Implikime për dinamikën e mantelit dhe magmatizmin
Këto gjetje kanë implikime të gjera. Nëse reaksionet metasomatike të lokalizuara oksidojnë periodikisht pjesë të vogla të mantelit, ato mund të ndihmojnë në shpjegimin pse disa përfshirje në diamante të tjera super të thella regjistrojnë kushte të oksidimit të papritura të larta.
Procese të tilla hedhin dritë edhe mbi origjinën e magmave të pasura me avull. Pasurimi i mantelit të peridotitit në karbonat, kalium dhe elementë të papajtueshëm gjatë këtyre ngjarjeve redoks mund ta përgatisë mantelin për formimin e mëvonshëm të kimberliteve, lamprofirave dhe madje edhe disa bazalteve të ishujve oqeanikë.
Me fjalë të tjera, përfshirjet e vogla në diamantet Voorspoed lënë të kuptohet për lidhje në shkallë të gjerë midis subduksionit, dinamikës redoks të mantelit dhe gjenerimit të magmave që formojnë kontinentet dhe sjellin diamante në sipërfaqe.
Zbuloni të rejat më të fundit në shkencë, teknologji dhe hapësirë me mbi 100,000 abonentë që mbështeten në Phys.org për njohuri të përditshme. Regjistrohuni për buletinin tonë falas dhe merrni përditësime mbi përparimet, inovacionet dhe kërkimet që kanë rëndësi – çdo ditë ose çdo javë.
Diamantet si dëshmitarë të mantelit
Studimi nënvizon vlerën shkencore të diamanteve si më shumë sesa thjesht gurë të çmuar. Përfshirjet e tyre – qofshin aliazhe në shkallë nanometri apo minerale me presion të lartë – ofrojnë një nga të dhënat e vetme natyrore të kushteve qindra kilometra nën këmbët tona.
Puna e Kempe dhe Weiss shënon një moment historik: konfirmimin e parë natyror të aliazheve të pasura me nikel në thellësitë e mantelit të parashikuara nga teoria, dhe një ilustrim të gjallë se si peizazhi redoks i Tokës evoluon përmes bashkëveprimit të shkrirjes-shkëmbit.
Ndërsa studiuesit vazhdojnë të hetojnë këto kapsula kohore minerale, mund të zbulojmë se diamantet, dikur simbole të përhershmërisë, janë gjithashtu rrëfyes të ndryshimit – duke dëshmuar për kiminë e fshehur të mantelit dhe proceset që vazhdojnë të formësojnë planetin tonë dinamik.
