Загадочные чёрные алмазы Земли могли появиться в результате космического удара

Фото из открытых источников

Пористые черные алмазы, известные как карбонадо, встречаются в Бразилии и Центральной Африке. Никто не определил породу, в которой они образовались. Их блестящие поверхности когда-то заставили некоторых исследователей задуматься, не прибыли ли они из космоса или же образовались в результате мощного космического столкновения.

Они не похожи на прозрачные монокристаллы, ограненные для ювелирных изделий. В карбонадо-кристалле может быть множество отверстий и мозаика минералов, каждый из которых, возможно, образовался на разных этапах своего прошлого.

Расшифровка этих следов сродни попытке восстановить историю путешествия по отметкам на много повидавшем чемодане.

Теперь же исследование предлагает иной взгляд. Древнее столкновение, возможно, способствовало переносу богатого углеродом материала глубоко в Землю. Результаты исследования опубликованы в журнале Gondwana Research.

Алмазы могли образоваться там, в мантии, прежде чем подняться обратно на поверхность.

В этом варианте развития событий столкновение является отправной точкой повествования; оно не приводит к непосредственному образованию алмазов.

Для проведения исследования Аттила Демени, Петер Неметь и их коллеги изучили карбонадо из бразильской формации Томбадор. Они исследовали углерод, сканировали камни рентгеновскими лучами и изучали отдельные зерна под электронными микроскопами.

Стекловидная поверхность стала для них первой загадкой. Ее сравнивали с расплавленной внешней корой метеорита. Если бы удар привел к образованию такой поверхности, он должен был бы оставить следы в микроскопической структуре алмаза.

Вместо этого обычные кристаллы алмаза простирались по всей поверхности, и в исследованных зернах не было обнаружено структур, связанных с ударными воздействиями. Некоторые камни также имели тонкое покрытие из анатаза, минерала, состоящего из диоксида титана. Под ним сохранились отдельные кристаллы алмаза, а гладкая поверхность распространялась как на покрытие, так и на сам алмаз.

«Образование стекловидной поверхности должно было произойти после осаждения этих минералов», — сказал Демени.

Такая последовательность событий предполагает, что сначала появилось покрытие. Позже жидкости могли растворить часть алмаза и покрытия, сгладив их поверхности. Таким образом, блеск может рассказать нам о более позднем эпизоде в истории камня, а не о том, как алмаз образовался изначально.

Чтобы выяснить, откуда взялся углерод в алмазах, исследователи измерили пропорции различных форм углерода. В большинстве камней эти пропорции напоминали углерод, оставленный древними живыми организмами. В одном зерне результат был промежуточным между типичным углеродом и алмазами, образовавшимися глубоко в недрах Земли. Возможно, его углерод образовался из смеси различных источников.

Но как материал, изначально находившийся на поверхности Земли, мог достичь глубины, необходимой для образования алмаза?

«Единственный способ — это субдукция, которая должна была быть очень быстрой, иначе поры внутри алмаза должны были бы исчезнуть», — сказал Демени. Субдукция — это процесс, при котором материал с поверхности погружается во внутренние слои Земли. В модели, разработанной командой, быстрое погружение помогает объяснить, почему в алмазах до сих пор так много отверстий.

Исследователи предполагают, что крупное столкновение на молодой Земле могло запустить такой процесс спуска. «Также известно, что Земля подвергалась бомбардировке внеземными телами на высоте 100-200 км, что могло вызвать быструю субдукцию», — сказал Демени.

Богатые органическими веществами осадки, смытые вниз, могли достичь мантии, где огромное давление превратило часть содержащегося в них углерода в алмаз. Поднимающаяся магма могла впоследствии расколоть алмазоносную породу и унести её фрагменты вверх. Другие минералы проникли в поры; эрозия отложила фрагменты в осадочных породах, где жидкости впоследствии сгладили их поверхности.

Предложенный маршрут помогает связать воедино несколько особенностей карбонадо: содержащийся в нем углерод, его пористость, изломанный вид и заполненные минералами полости.

В предыдущем исследовании также был описан образец, содержащий карбонадо, на котором вырос алмаз ювелирного качества, что, по словам Демени, подтверждает идею о том, что карбонадо мог находиться некоторое время в мантии.

Существует прецедент, когда органический углерод оказался в алмазах глубоко в недрах Земли . Другие исследования изучали, как столкновения с астероидами повлияли на молодую планету . Ни одно из этих открытий не подтверждает полный предполагаемый путь карбонадо, но оба показывают, почему заслуживают изучения содержащиеся в этих камнях подсказки.

Исследователи не выявили какого-либо конкретного негативного воздействия, связанного с употреблением карбонадо.

Они также не обнаружили в своих образцах ни одного минерала, который бы однозначно свидетельствовал о проникновении материала земной коры в мантию до образования алмазов.

Демени сказал, что такое включение стало бы особенно полезным тестом. Поверхность также могла быть сглажена до эрозии; время этого процесса остается неясным, а органическое происхождение и обрушение, вызванное ударом, остаются лишь гипотезами.

Исследование более непосредственно устанавливает порядок образования покрытия на поверхности камней: анатазное покрытие появилось раньше стекловидной поверхности, что согласуется с более поздним растворением под воздействием жидкостей.