Крайне редкое алмазное включение указывает на то, что глубоко внутри нашей Земли скрыта вода, равная океану.

Красивый голубой изъян в бриллианте ювелирного качества из Ботсваны на самом деле является крошечным фрагментом недр Земли, и это говорит о том, что мантия нашей планеты содержит воды, равной количеству океанов.

Дефект, технически называемый включением, выглядит как рыбий глаз: темно-синий центр, окруженный белой дымкой. Но на самом деле это карман минерала рингвудит на глубине 660 километров, на границе верхней и нижней мантии. Это всего лишь второй раз, когда ученые находят этот минерал в куске кристалла из этой зоны, и этот образец является единственным в своем роде, известным науке в настоящее время. Последний экземпляр был уничтожен при попытке проанализировать его химический состав.

“Невероятно редко встречается даже сверхглубокий бриллиант, а еще реже встречаются включения.— говорит Сюзетт Тиммерман, геохимик по мантии и научный сотрудник Университета Альберты, которая не участвовала в новом открытии. По ее словам, обнаружение включения рингвудита еще более ошеломляет.

Открытие указывает на то, что эта очень глубокая зона Земли сырая, и огромное количество воды плотно заперто внутри минералов. Хотя эта вода химически связана со структурой минералов и не течет, как настоящий океан, она, вероятно, играет важную роль в плавлении мантии. Это, в свою очередь, влияет на общую геологию, такую ​​как тектоника плит и вулканическая активность. Например, вода может способствовать развитию областей апвеллинга мантии, известных как плюмы, которые являются горячими точками для вулканов.

Потрясающий кусок мантии, заключенный в алмаз, был обнаружен Тинтин Гу, физиком-минералогом, работающим сейчас в Университете Пердью, который в то время проводил исследования в Геммологическом институте Америки. Ее работа заключалась в изучении редких включений, обнаруженных в алмазах. Включения нежелательны для ювелирных изделий, потому что они затемняют блеск бриллианта. Но они часто интересны ученым, потому что улавливают фрагменты окружающей среды, в которой алмаз сформировался тысячелетия назад.

Подавляющее большинство алмазов образуется на глубине от 150 до 200 км под поверхностью Земли. Но горстка исходит из гораздо более глубоких. Часто бывает трудно точно определить, насколько глубоко, но новый образец был удивительно гибок в этом отношении, сообщили Гу и ее коллеги в понедельник в исследовании, опубликованном в журнале Геофизические науки о природе.

Рингвудит может образоваться только при невероятно высоком давлении. Его нет в земной коре, но иногда его можно увидеть в метеоритах, подвергшихся серьезной космической травме. В мантии Земли рингвудит существует при давлениях до 660 км. Можно сказать, что еще один найденный образец наземного рингвудита, который был обнаружен в алмазе в 2014 году, образовался в пределах 135 км от этой глубины. Два других минерала, найденные в новом включении, ферропериклаз и энстатит, могут встречаться вместе только на глубине 660 км и глубже, указывая на то, где образовался алмаз.

Это важная глубина, потому что она является границей между слоями мантии, где сейсмические волны, проходящие через недра Земли, таинственным образом меняют скорость. Рингвудит удерживает воду лучше, чем ферропериклаз и энстатит, поэтому минерал, вероятно, выделяет много воды, поскольку претерпевает изменения на этой границе. Изменение минералов и возможное высвобождение воды могут объяснить, почему сейсмические волны по-разному проходят через этот регион.

Включение рингвудита содержит небольшое количество воды, связанной с молекулами, из которых состоит минерал, как и образец 2014 года. Это важно, потому что, хотя предыдущие лабораторные эксперименты предполагали, что мантия может хранить огромное количество воды, было мало прямых доказательств того, что это действительно так.

Открытие рингвудита в 2014 году было первым намеком, но этот второй образец создает гораздо более убедительную историю, говорит Тиммерман. Если минерал действительно в значительной степени заболочен в переходной зоне мантии, вода, хранящаяся в недрах Земли, может легко превзойти воду на поверхности планеты. “Если у вас есть только один образец, это может быть местный водоносный регион.” она сказала, “тогда как теперь, когда у нас есть второй образец, мы уже можем сказать, что это не просто единичное вхождение. Вероятно, это будет широко распространено.”

Следующий шаг — выяснить, откуда берется эта вода, — говорит Оливер Чаунер, минералог из Университета Невады в Лас-Вегасе, который был частью группы, обнаружившей форму водяного льда под высоким давлением в сверхглубоких алмазах в 2018 году. но не участвовал в новом исследовании.

Исследователи знают, что океанические плиты несут с собой воду, поскольку они выталкиваются в мантию тектоникой плит, но они спорят, насколько глубоко эта вода может перемещаться. Также возможно, что вода была там с момента образования Земли. Понимание того, как вода циркулирует между недрами Земли и поверхностью, может помочь объяснить, как она превратилась в такую ​​гидратированную планету за свою 4,5-миллиардную историю.

По словам Чаунера, чтобы узнать больше, исследователям потребуется проанализировать микроэлементы в новом включении. Они также могут надеяться найти в алмазах больше глубинно-мантийного рингвудита в будущем. Это был бы счастливый случай, но опять же, как и это открытие, говорит Гу. «Если кто-то сделает вам предложение с бриллиантом, и вы найдете вкрапление, — добавляет она, — не говорите «нет».