Алмазы и ржавчина на границе ядра и мантии Земли

Новое исследование показало, что на границе ядра и мантии Земли, на глубине около 3000 км, может происходить химическая реакция, аналогичная ржавлению стали, но с образованием алмазов. Ученые из Университета штата Аризона (ASU) экспериментально воспроизвели условия этой границы — температуру около 7000 °F (~3870 °C) и высокое давление — и обнаружили, что вода, выделяющаяся из гидратированных минералов погружающейся океанической коры, вступает в реакцию с железо-углеродным сплавом внешнего ядра.

Эта реакция приводит к образованию оксидов и гидроксидов железа ("ржавчины"), а также к выделению углерода из жидкого металла. Поскольку стабильной формой углерода в этих экстремальных условиях является алмаз, высвобождающийся углерод кристаллизуется в алмазы при попадании в мантию. Это открытие, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, предлагает новый механизм переноса углерода из ядра в мантию.

Открытие объясняет давнюю геохимическую загадку: почему в мантии содержится значительно больше углерода, чем ожидалось, если он является "железолюбивым" элементом и должен концентрироваться в ядре. Этот процесс алмазообразования, вероятно, продолжается миллиарды лет с момента начала тектоники плит и субдукции. Как отмечает ведущий автор Бёнкван Ко, это проливает свет на углеродный цикл в глубоких недрах Земли.

Ученые также предсказывают, что богатые алмазом структуры на границе ядра и мантии могут быть обнаружены сейсмическими методами, поскольку алмаз обладает исключительной несжимаемостью. "Сейсмические волны должны распространяться аномально быстро через такие структуры", — пояснил профессор ASU Дэн Шим. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение влияния этой реакции на концентрацию других легких элементов в ядре, таких как кремний, сера и кислород.