Ученые из Альбертского университета проанализировали сверхглубокие алмазы и выяснили, как движение континентов сохраняет запасы фосфора, необходимого для поддержания жизни на нашей планете. Оказалось, что сложные тектонические процессы предотвращают вечную блокировку этого элемента в глубоких слоях мантии.
Десятилетиями исследователи пытались понять, как фосфор, являющийся жизненно важным строительным блоком ДНК и клеточных мембран, циркулирует в самых верхних слоях планеты (на глубине до 100 км) и затем снова возвращается на поверхность через извержения вулканов. Главной загадкой оставалось то, почему за миллиарды лет тектоники плит весь фосфор не оказался навсегда запертым в самых глубоких тайниках земной мантии.
Новое исследование наглядно демонстрирует, что в обычных геологических условиях опускающиеся океанические плиты просто слишком горячие, чтобы позволить глубинным слоям Земли поглотить фосфор. Таким образом, он спасительно остается у поверхности. Чтобы сделать эти выводы, исследователи скрупулезно изучили два «сверхглубоких» алмаза, образовавшихся на невероятной глубине от 410 до 700 километров от поверхности.
Используя рамановскую спектроскопию, ученые обнаружили внутри драгоценных камней редчайший минерал туит (tuite). Это стало самым первым достоверным случаем обнаружения туита в земных породах — ранее его находили исключительно в метеоритах, подвергшихся сильному ударному воздействию. Туит представляет собой особую форму апатита, образовавшуюся под колоссальным давлением на огромной глубине.
Аномально холодные тектонические плиты
Присутствие туита внутри этих алмазов научно доказывает, что фосфор лишь в исключительных случаях способен проникать в нижнюю мантию Земли. Компьютерное моделирование показало, что этот процесс крайне неэффективен. Чтобы фосфор опустился на 700 километров вниз, требуется невероятно редкая экологическая аномалия, известная в науке как «холодная» зона субдукции.
Наличие второго минерального включения, стишовита (очень плотной версии кварца), окончательно подтверждает, что оба минерала были заперты в алмазе при температурах как минимум на 500 градусов холоднее окружающей горячей мантии. Когда океаническая плита оказывается достаточно холодной, чтобы сохранить фосфор, экстремальная среда заставляет ее трансформироваться в совершенно новый тип породы, определяя тем самым судьбу важных для жизни элементов.
Ранее ученые выяснили, что алмазы могут становиться «мягкими».
