Verdens største, mest værdifulde diamanter kan blive født i lommer med flydende metal placeret dybt inde i Jorden, viser en ny undersøgelse.
Denne opdagelse antyder, at lommer af flydende metal, der er pebret i hele Jordens mantelag, mellem planetens skorpe og kerne, kan spille en nøglerolle i, hvordan kulstof og andre elementer nøgler til livscyklus mellem Jordens indre og planetens overflade, sagde forskerne.
Generelt dannes diamanter dybt i den varme klippe i jordens mantel og stiger til overfladen med vulkanudbrud. Den største diamant, der er fundet til ædelsten, er Cullinan-diamanten, der blev fundet i Sydafrika i 1905. Den 3,106,75 karat diamant, som senere blev skåret op i flere polerede stykker, veide oprindeligt 1,37 kg. (621,35 gram) og var ca. 3,86 inches (9,8 centimeter).
Tidligere forskning fandt, at verdens største diamanter af juvelkvaliteter skiller sig ud fra mindre juveler ikke kun i størrelse, men også i sammensætning og struktur.
"De har meget få indeslutninger fanget inde i dem - det vil sige materiale, der ikke er diamant," sagde studielederforfatter Evan Smith, en geolog ved Gemological Institute of America i New York. "De er også relativt rene, hvilket betyder, at de fleste af disse diamanter er lavet bare af carbonatomer, i modsætning til mange andre diamanter, der indeholder nitrogenatomer her og der i stedet for deres carbonatomer."
Når de største diamanter desuden er i deres uslebne, upolerede tilstand, "er de uregelmæssige i form, som en slikkepind, der har været i nogens mund i et stykke tid, i stedet for de dejlige, symmetriske krystaller, man ofte tænker på med diamanter," Smith fortalte Live Science.
Disse forskelle fik forskere til at spekulere i, at store diamanter kunne dannes på forskellige måder fra mindre, mere almindelige diamanter. Verdens største diamanter af juvelkvalitet "er dog så mange penge værd, at det er meget vanskeligt at få adgang til dem til forskning," sagde Smith. Dette har støbt undersøgelser, der muligvis løser mysteriet med disse store perler oprindelse, forklarede han.
Nu har Smith og hans kolleger analyseret 42 færdige prøver af sådanne juveler, som hver blev lånt til forskerne i et par timer ad gangen. Desuden undersøgte forskerne to uafsluttede prøver og ni såkaldte "offcuts", stykkerne, der er tilbage, efter at en juvels facetter er skåret og poleret for maksimal gnist.
Forskerne opdagede små metalliske korn fanget inde i disse prøver. Indeslutningerne bestod af størknede blandinger af jern, nikkel, kulstof og svovl, en kombination, der aldrig blev set i almindelige diamanter, sagde undersøgelsesmedforfatter Steven Shirey, en geokemiker ved Carnegie Institution for Science i Washington, DC. Forskerne opdagede også spor af metan og brint i de tynde rum mellem disse indeslutninger og den indkapslende diamant.
De metalliske korn er bevis på, at massive diamanter sandsynligvis har usædvanlig oprindelse, siger forskerne. Kemien i disse metalindeslutninger antyder, at store diamanter krystalliserer fra lommer af metallisk væske. I modsætning hertil vokser andre diamanter sandsynligvis fra en kemisk suppe fyldt med kulstof, ilt og brint, sagde Smith.
En række af prøverne, som forskerne undersøgte, havde også siliciumbærende mineralindeslutninger, der dannes ved det høje tryk, der findes i ekstreme dybder, sagde forskerne. Forskere vurderede, at store diamanter er "superdeep" juveler, der sandsynligvis dannes i dybder på ca. 254 til 410 miles (410 til 660 kilometer). Til sammenligning antydede tidligere forskning, at de fleste andre perle diamanter dannes i dybder på mellem 93 til 124 miles (150 til 200 km).
Disse fund giver direkte bevis for længe mistænkt, teoretisk forudsagt kemiske reaktioner i Jordens mantel, der skaber lommer af metallisk jern-nikkellegering, sagde Smith. I modsætning hertil er det meste af jern og nikkel i jordens mantel normalt bundet til ilt eller et andet kemikalie, forklarede han.
Selvom store diamanter og mere almindelige diamanter undertiden findes sammen, betyder det ikke, at de dannede sig sammen, fortalte Shirey til Live Science. I stedet kan den samme magma, der flyder opad for at bringe store diamanter til overfladen, også trække mindre diamanter op, der dannede sig på lavere dybder, sagde han.
Disse fund bør ikke tages for at antyde, at "der er et hav af flydende metal dybt i jordens mantel," sagde Smith. Det flydende metal kommer sandsynligvis kun i lommer "begrænset til måske knytnævestørrelse, hvis jeg skulle gætte, der er pebret i hele mantlen," tilføjede han.
"Der er ikke meget af dette metalliske jern - omtrent 1 procent af mantlen," sagde Smith. ”Det ændrer stadig den måde, vi er nødt til at tænke på den dybere jord, fordi elementer som kulstof opløses godt i metallisk jern. Dette betyder, at tilstedeværelsen af dette metal kan påvirke cyklussen af kulstof, kvælstof og brint fra den dybe jord til overfladen , fra jordens mantel, til hvor vi bor. "
Fremtidig forskning kunne undersøge, hvad andre elementer er i disse store diamanter eller deres udskæringer, og hvilke isotoper er inkluderet, sagde Smith.
"Det kan hjælpe med at belyse dette metals oprindelse. Hvor kommer det fra, hvordan formes det, hvilken levetid har det, hvilke processer deltager det i," sagde han.
Forskerne detaljerede deres fund online i dag (15. december) i tidsskriftet Science.
