Starobylý diamant z Brazílie ukrýval důkaz o vodě v hlubinách zemského pláště

Brazilští vědci objevili v mikroskopickém diamantu první přímý důkaz, že minerál goethit, který je zodpovědný za hnědou barvu půdy a obsahuje vodu, může přežít extrémní tlaky a teploty hluboko v zemském plášti.

Brazilští vědci objevili v mikroskopickém diamantu první přímý důkaz, že minerál goethit, který je zodpovědný za hnědou barvu půdy a obsahuje vodu, může přežít extrémní tlaky a teploty hluboko v zemském plášti. Tento objev, učiněný v diamantu o velikosti pouhých tří milimetrů, naznačuje, že goethit může transportovat a uvolňovat vodu do oblasti známé jako spodní plášť Země, v hloubkách mezi 900 a 1 250 kilometry. Dosavadní studie potvrzovaly, že voda z zemské kůry může dosáhnout horního pláště do hloubky až 660 kilometrů, ale cesta do spodního pláště byla méně jasná.

Výzkum, publikovaný v časopise Scientific Reports, probíhal v brazilském synchrotronovém světelném laboratoriu (LNLS) v Campinasu, konkrétně na částicovém urychlovači Sirius. Tým pod vedením geoložky Caroliny Camardy a fyzika Hélia Tolentina analyzoval ultrahluboké diamanty z oblasti Juína v Brazílii, které se tvoří v hloubkách přesahujících 300 kilometrů. Tyto diamanty, často bez klenotnické hodnoty kvůli nepravidelnému vzhledu a inkluzím, jsou pro geology neocenitelnými časovými kapslemi, uchovávajícími svědectví o podmínkách uvnitř Země před stovkami milionů let. Jedná se o první studii tohoto druhu, kterou kompletně provedl brazilský tým s využitím brazilských přístrojů a synchrotronového světla od začátku do konce.

Pomocí rentgenové mikrotopografie a spektroskopie na linkách Mogno a Carnaúba vědci zmapovali a analyzovali minerální inkluze v diamantu. Zvláštní pozornost upoutala inkluze obsahující hydroxid železa. Rentgenová difrakce na lince Ema pak identifikovala železný oxyhydroxid goethit (FeOOH) spolu s hematitem (Fe₂O₃) a magnetitem (Fe₃O₄). Koexistence těchto minerálů je na povrchu Země nemožná. Zjištění naznačují, že goethit dokáže odolat tlakům 35 až 57 gigapascalů a teplotám 877 až 1 827 °C, což jsou podmínky panující ve spodním plášti. To mění dosavadní představy, že goethit se během subdukce (procesu, kdy se oceánská deska ponořuje pod jinou) rychle dehydratuje a transformuje již v menších hloubkách.

Tým předpokládá, že goethit může přežít subdukci, pokud je chráněn v hlubokých trhlinách relativně chladných oceánských desek, které dosahují hloubek přes 400 kilometrů. Tam by se začal přeměňovat na hematit a vodu, nebo na magnetit, kyslík a vodu, přičemž tento proces by mohl pokračovat až do spodního pláště. Uvolňování vody snižuje bod tání hornin a potenciálně generuje malé množství magmatu, které pomalu stoupá k povrchu. To podporuje teorie, že vulkanické horniny, které vynášejí ultrahluboké diamanty na povrch, se tvoří v blízkosti přechodové zóny mezi horním a spodním pláštem, kolem 400 kilometrů hluboko. Objev tak přináší zásadní poznatky pro pochopení hlubokého vodního cyklu Země a procesů generování magmatu.