Piccoli difetti nei diamanti mantengono il segreto della formazione dei primi continenti.
In un nuovo studio, i ricercatori hanno usato inclusioni - imperfezioni derise dai gioiellieri ma preziose per gli scienziati - per tracciare la formazione di diamanti. Hanno scoperto che i minerali di solfuro all'interno delle inclusioni erano gli ultimi sulla superficie del pianeta 2,5 miliardi di anni fa, prima dell'aumento dell'ossigeno nell'atmosfera.
I risultati rivelano la storia dei continenti e il mantello in cui si formano i diamanti, ha affermato il leader dello studio Karen Smit, ricercatore presso il Gemological Institute of America senza scopo di lucro. I diamanti dello studio, trovati nell'Africa occidentale, indicano che gli antichi continenti in quella regione si sono formati per subduzione, un processo in cui una lastra di crosta si spinge sotto un'altra.
"Siamo in grado di seguire 2,5 miliardi di anni di storia della Terra proprio attraverso questa inclusione di solfuri", ha detto Smit a Live Science.
All'interno di un diamante
I diamanti si formano in profondità nel mantello. La maggior parte, ha detto Smit, ha una profondità di circa 200 chilometri (125 miglia) e una forma ancora più profonda, tra circa 250 e 435 miglia (da 400 a 700 km). Il buco più profondo mai realizzato, il pozzo trivellato Kola Superdeep in Russia, è penetrato solo 12 km. I diamanti vengono quindi portati in superficie abbastanza rapidamente attraverso profonde eruzioni vulcaniche.
Smit e i suoi colleghi stavano studiando l'azoto nei diamanti della regione Zimmi della Sierra Leone quando notarono che le inclusioni di solfuri delle dimensioni dei macronutrienti nei diamanti mostravano segni di esistere nel mantello prima che si formassero i diamanti, il che significa che erano intrappolati all'interno della cristallizzazione diamanti e portati in superficie con loro. Hanno iniziato a studiare gli isotopi di zolfo all'interno delle inclusioni. Gli isotopi sono variazioni di atomi con un numero diverso di neutroni nei loro nuclei.
Ciò che hanno scoperto ha rivelato che le inclusioni erano davvero molto antiche. L'ossigeno protegge lo zolfo da alcune reazioni con luce ultravioletta, quindi i ricercatori possono dire se lo zolfo si è formato in un ambiente ricco di ossigeno o a basso contenuto di ossigeno. Questi isotopi si sono formati nell'atmosfera prima che ci fosse molto ossigeno nell'atmosfera, circa 2,5 miliardi di anni fa, ha detto Smit. I diamanti stessi sono molto più giovani di così, e si sono formati circa 650 milioni di anni fa.
Una storia di continenti
I ricercatori hanno quindi esaminato inclusioni simili in diamanti della miniera canadese Ekati. Queste inclusioni hanno 3,5 miliardi di anni e non hanno gli stessi segnali isotopici dei diamanti dell'Africa occidentale. Il contrasto racconta una storia su come si sono formati i continenti, ha detto Smit. All'inizio, i continenti probabilmente si formavano dal mantello che si scioglieva che trasudava verso l'alto sotto forma di basalto, simile a come si formano oggi l'Islanda o le Hawaii. I minerali in questa crosta si sono formati nel mantello, non a contatto con l'atmosfera.
Più tardi nella storia della Terra, tuttavia, la subduzione divenne importante per formare continenti stabili. Un pezzo di crosta si macinerebbe sotto l'altro; il materiale più denso affonderebbe e il materiale meno denso si solleverebbe per formare la crosta continentale. È così che lo zolfo nei diamanti dell'Africa occidentale sarebbe diventato profondo sotto la superficie, ha detto Smit.
La crosta più stabile e duratura è attaccata a parti del mantello chiamate "chiglie", così chiamate perché stabilizzano la crosta proprio come una chiglia stabilizza una nave. Ulteriori studi sui diamanti ricchi di inclusione potrebbero aiutare a spiegare come e perché si formano queste chiglie, ha detto Smit. Finora, ci sono solo quattro posizioni in tutto il mondo, tra cui Africa occidentale e Canada, con diamanti che contengono sia inclusioni di solfuri che minerali usati per datare la formazione dei diamanti. Più luoghi aiuterebbero a tracciare la storia della Terra in modo più dettagliato, ha affermato Smit, ma questi studi sono impegnativi perché i diamanti vengono distrutti nel processo di analisi.
"Abbiamo bisogno di diamanti", ha detto Smit, "per distruggere per la scienza".
