I diamanti più grandi e preziosi del mondo potrebbero nascere in sacche di metallo liquido situate in profondità nella Terra, secondo un nuovo studio.
Questa scoperta suggerisce che sacche di metallo liquido condite attraverso lo strato di mantello terrestre, tra la crosta e il nucleo del pianeta, potrebbero svolgere un ruolo chiave nel modo in cui il carbonio e altri elementi sono fondamentali per il ciclo di vita tra l'interno della Terra e la superficie del pianeta, hanno detto i ricercatori.
In generale, i diamanti si formano in profondità nella roccia calda del mantello terrestre, salendo in superficie con eruzioni vulcaniche. Il diamante di qualità gemma più grande trovato fino ad oggi è il diamante Cullinan, che è stato rinvenuto in Sudafrica nel 1905. Il diamante da 3.106,75 carati, che è stato successivamente tagliato in diversi pezzi lucidi, pesava originariamente 1,37 libbre. (621,35 grammi), ed era lungo circa 3,86 pollici (9,8 centimetri).
Ricerche precedenti hanno scoperto che i diamanti di qualità gemma più grandi del mondo si distinguono dai gioielli più piccoli non solo per dimensioni, ma anche per composizione e struttura.
"Hanno pochissime inclusioni intrappolate al loro interno, vale a dire materiale che non è diamante", ha detto l'autore principale dello studio Evan Smith, un geologo del Gemological Institute of America a New York. "Sono anche relativamente puri, il che significa che la maggior parte di questi diamanti sono fatti solo di atomi di carbonio, a differenza di molti altri diamanti, che contengono qua e là atomi di azoto che sostituiscono i loro atomi di carbonio".
Inoltre, quando i diamanti più grandi sono nel loro stato grezzo e non lucidato, "sono di forma irregolare, come un lecca-lecca che è stato nella bocca di qualcuno per un po ', invece dei bei cristalli simmetrici a cui si pensa spesso con i diamanti", Smith ha detto a Live Science.
Queste differenze hanno portato gli scienziati a ipotizzare che i diamanti di grandi dimensioni potrebbero formarsi in modi diversi dai diamanti più piccoli e più comuni. Tuttavia, i più grandi diamanti al mondo di qualità gemma "valgono così tanti soldi che è molto difficile accedervi per la ricerca", ha detto Smith. Ciò ha ostacolato gli studi che potrebbero risolvere il mistero delle origini di queste grandi gemme, ha spiegato.
Ora, Smith e i suoi colleghi hanno analizzato 42 esemplari finiti di tali gioielli che sono stati prestati ai ricercatori per alcune ore alla volta. Inoltre, gli scienziati hanno esaminato due campioni incompiuti e nove cosiddetti "ritagli", i pezzi lasciati dopo che le sfaccettature di un gioiello vengono tagliate e lucidate per la massima brillantezza.
I ricercatori hanno rilevato piccoli grani metallici intrappolati all'interno di questi campioni. Le inclusioni consistevano in miscele solidificate di ferro, nichel, carbonio e zolfo, una combinazione mai vista nei diamanti comuni, ha detto il coautore dello studio Steven Shirey, geochimico del Carnegie Institution for Science di Washington, DC. Gli scienziati hanno anche scoperto tracce di metano e idrogeno nei sottili spazi tra queste inclusioni e il diamante incassato.
I grani metallici sono la prova che i diamanti massicci probabilmente hanno origini insolite, i ricercatori hanno detto. La chimica di queste inclusioni metalliche suggerisce che grandi diamanti si cristallizzano da sacche di liquido metallico. Al contrario, altri diamanti probabilmente crescono da una zuppa chimica carica di carbonio, ossigeno e idrogeno, ha detto Smith.
Un certo numero di campioni esaminati dai ricercatori possedeva anche inclusioni minerali contenenti silicio che si formano alle alte pressioni riscontrate a profondità estreme, hanno detto gli scienziati. I ricercatori hanno stimato che i diamanti di grandi dimensioni sono gemme "superdeep" che probabilmente si formano a profondità comprese tra circa 254 e 410 miglia (da 410 a 660 chilometri). In confronto, ricerche precedenti hanno suggerito che la maggior parte degli altri diamanti gemma si formano a una profondità compresa tra 150 e 200 km tra 93 e 124 miglia.
Questi risultati forniscono prove dirette di sospette reazioni chimiche teoricamente previste nel mantello terrestre che creano sacche di lega metallica ferro-nichel, ha affermato Smith. La maggior parte del ferro e del nichel nel mantello terrestre, al contrario, è generalmente legata all'ossigeno o ad un'altra sostanza chimica, ha spiegato.
Anche se a volte si trovano insieme grandi diamanti e diamanti più comuni, ciò non significa che si siano formati insieme, Shirey ha detto a Live Science. Invece, lo stesso magma che scorre verso l'alto per portare alla superficie grandi diamanti può anche trascinare su diamanti più piccoli che si sono formati a profondità più basse, ha detto.
Questi risultati non dovrebbero essere presi per suggerire "che c'è un oceano di metallo liquido nel profondo del mantello terrestre", ha detto Smith. Il metallo liquido probabilmente arriva solo in tasche "limitate a forse pugno, se dovessi indovinare, che sono disseminate in tutto il mantello", ha aggiunto.
"Non c'è molto di questo ferro metallico - solo circa l'1% circa del mantello", ha detto Smith. "Tuttavia, cambia il modo in cui dobbiamo pensare alla Terra più profonda, perché elementi come il carbonio si dissolvono bene nel ferro metallico. Ciò significa che la presenza di questo metallo può influire sul ciclo di carbonio, azoto e idrogeno dalla Terra profonda alla superficie , dal mantello terrestre a dove viviamo ".
La ricerca futura potrebbe indagare quali altri elementi sono in questi grandi diamanti o i loro ritagli e quali isotopi sono inclusi, Smith ha detto.
"Ciò potrebbe aiutare a far luce sull'origine di questo metallo. Da dove viene, come si forma, in che vita ha, a quali processi partecipa", ha detto.
Gli scienziati hanno dettagliato le loro scoperte online oggi (15 dicembre) sulla rivista Science.
