Геофизики выяснили, что утечка углерода из ядра Земли приводит к образованию алмазов

Ученые из Аризонского Университета выяснили, что на границе ядра и мантии Земли происходит формирование алмазов, а также идет процесс, схожий с образованием ржавчины. Исследование опубликовано в Geophysical Research Letters.

В ядре Земли содержится примерно 90% углерода планеты. Его окружает мантия, и ранее считалось, что в ней углерода почти нет. Ученые обнаружили, что в мантии содержится гораздо больше углерода, чем ожидалось — все из-за его утечки из ядра. При этом он переходит в форму, которая наиболее стабильна в условиях на границе ядра и мантии, становясь алмазом.

В мантии также содержится железо, при взаимодействии с которым при высоких температурах на границе ядра и мантии образуется сплав железо-углерод. Океаническая кора Земли, содержащая минералы, иногда может опускаться на эту границу (явление субдукции). Здесь из-за высокой температуры из минералов может выделяться вода. При ее взаимодействии со сплавом железа и углерода происходит реакция, подобная ржавлению стали.

Авторы провели эксперименты на усовершенствованном источнике фотонов в Аргоннской национальной лаборатории, где они сжали железо-углеродный сплав и воду до давления и температуры, ожидаемых на границе ядра и мантии. Вода и металл при этом реагировали с образованием оксидов и гидроксидов железа — точно так же, как это происходит при ржавлении на поверхности Земли.

Ученые считают, что формирование алмазов на границе ядра и мантии могло происходить в течение миллиардов лет с момента начала субдукции в недрах планеты. Обнаружить алмазные залежи в будущем могут сейсмические исследования. Авторы работы планируют исследовать поведение других легких элементов в ядре, таких как кремний, сера и кислород, а также то, как такие изменения могут повлиять на минералогию глубокой мантии.