Шахтеры, копавшие алмазы в 1980-х годах на шахте Орапа в Ботсване, одной из крупнейших по площади алмазных шахт, обнаружили то, что стало для них разочаровывающим открытием: Зеленоватый алмаз восьмигранной формы, внутри которого застряли маленькие черные крапинки.
Но спустя десятилетия геологи обнаружили, что эти черные вкрапления - сокровище более редкое, чем сам алмаз. Используя рентгеновский анализ и масс-спектроскопию, геологи и физики подтвердили, что изъяны драгоценного камня - это кусочки минерала из нижней мантии Земли - вещества, которое никогда ранее не было обнаружено в природных образцах. Этот минерал обычно существует только при экстремально высоких давлениях и температурах, а этот конкретный образец, вероятно, образовался на глубине от 660 до 900 км под поверхностью Земли, что делает камень "сверхглубоким" алмазом. Но эти крупинки были вкраплены в алмаз, достаточно прочный, чтобы подняться на поверхность полностью неповрежденным.
"Для ювелиров и покупателей размер, цвет и чистота бриллианта имеют значение, а включения - эти черные вкрапления, которые раздражают ювелира, - для нас являются подарком", - сказал в своем заявлении ведущий автор Оливер Чаунер, геохимик из Университета Невады в Лас-Вегасе.
Минерал, перовскит силиката кальция, соответствует тому, что предыдущие исследователи смогли синтезировать в лабораториях. Но для получения минерала требуется давление в 20 гигапаскалей (почти в 200 000 раз больше атмосферного), и он разрушается, как только его извлекают из искусственной среды высокого давления. Поэтому ученые долгое время предполагали, что найти образец минерала в природе невозможно.
"Мы считали, что шансы найти его настолько малы, что мы никогда активно не искали его", - сказал Цхаунер в интервью Scientific American. Поэтому "наличие настоящих минералов из нижней мантии - это довольно новое направление для такого рода исследований".
Внутри оболочки алмаза минерал запечатан в жесткой структуре, поддерживающей достаточное давление, чтобы оставаться в своей естественной форме. Но "когда мы вскрыли алмаз, [минерал] оставался нетронутым около секунды, а затем мы увидели, как он расширяется и выпучивается под микроскопом и превращается в стекло", - сказал Чаунер в интервью New Scientist. Уплотнение было нарушено, и минерал не мог держаться вместе".
Шонер, сообщивший о первом официальном открытии нового минерала, также получил право дать ему название. Он назвал его "давемаоит", в честь геолога Хо-Кванга "Дейва" Мао, который стал пионером некоторых экспериментов, позволяющих ученым создавать мантийное давление на поверхности Земли.
Давемаоит - один из трех основных минералов в нижней мантии Земли, составляющий примерно 5-7 процентов всего материала, сообщил Цхаунер в интервью Nature. Он является важной частью структуры Земли, поскольку может содержать такие элементы, как уран и торий, выделяя тепло при их радиоактивном распаде.
Хотя потенциально можно многое узнать об этих минералах, проблема заключается в том, чтобы найти эти редкие природные образцы. Охота за алмазами на сверхглубоких глубинах - трудоемкий процесс, и геохимики говорят, что не существует простых способов узнать, где могут появиться алмазы из глубин.