Itin giliai slypintys deimantų klodai turėtų būti randami kratonų šaknyse – pačiose seniausiose ir mažiausiai judančiose uolienų sankaupose, esančiuose po daugumos tektoninių plokščių centrais. Kratonai, atrodantys tarsi apversti kalnai, per Žemės plutą gali smelktis gilyn daugiau nei 300 km – iki pat mantijos. Pačias giliausias kratonų vietas mokslininkai ir vadina „šaknimis“.
Naujausią tyrimą atlikę mokslininkai prognozuoja, kad nuo 1 iki 2 proc. kratonų šaknų turėtų sudaryti deimantai. Įvertinus bendrą visų kratonų šaknų tūrį visoje planetoje, padaryta išvada, kad turėtų būti maždaug kvadrilijonas (10¹⁶) tonų deimantų, esančių 150–250 km gylyje po planetos paviršiumi.
„Tai rodo, kad deimantas veikiausiai nėra egzotinis mineralas ir, vertinant geologiniais mastais, jis yra ganėtinai dažnas. Mes iki jų nusigauti negalime, bet visgi deimantų planetoje yra gerokai daugiau, nei manėme iki šiol“, – sakė MIT Žemės, atmosferos ir planetos mokslų fakulteto mokslinis darbuotojas Ulrichas Faulas.
MIT mokslininkas su kolegomis iš kitų universitetų tokią išvadą padarė po to, kai gerokai pasuko galvą dėl anomalijos seisminiuose duomenyse išaiškinimo. Kelis pastaruosius dešimtmečius JAV Geologijos tarnyba kaupė viso pasaulio duomenis apie seisminį aktyvumą – iš esmės, apie garso bangas, keliaujančias per Žemę dėl Žemės drebėjimų, cunamių, sprogimų ir kitų didelės energijos reiškinių. Viso pasaulio seisminiai jutikliai fiksuoja iš tokių šaltinių sklindančias skirtingo greičio ir intensyvumo bangas, o analizuodami visą duomenų masę mokslininkai gali nustatyti, pavyzdžiui, kokiame taške kilo Žemės drebėjimas.
Taip pat mokslininkai pagal tuos pačius duomenis gali konstruoti ir Žemės vidinės sandaros vaizdą. Garso bangos skirtingomis požeminėmis terpėmis juda skirtingais greičiais – tai priklauso nuo uolienų, kuriomis jos sklinda, temperatūros, tankio ir sandaros. Seisminio greičio ir uolienų sandaros tarpusavio santykį mokslininkai jau ilgą laiką naudoja aiškinimuisi, kokios uolienos sudaro Žemės plutą ir viršutinę mantijos dalį (litosferą).
Tačiau, naudodamiesi Žemės gelmių seisminiu žemėlapiu, mokslininkai niekaip nesugebėjo paaiškinti vienos keistos anomalijos: garso bangos, judėdamos per kratonų šaknis, reikšmingai pagreitėdavo. Yra žinoma, kad kratonai yra vėsesni ir mažesnio tankio nei juos supanti mantija, dėl ko garsas turėtų iš tiesų judėti šiek tiek greičiau – bet tikrai ne tiek greičiau, kiek rodė matavimo duomenys.
„Išmatuoti garso greičiai yra didesni, nei manome, kad galėtume atkartoti laikydamiesi pagrįstų prognozių apie tai, kas ten yra. Tuomet mums tenka sakyti: „Turime problemą“. Taip šis projektas ir prasidėjo, – sakė U.Faulas.
Giluminiai deimantai
Mokslininkai tikėjosi identifikuoti kratonų šaknų sudėtį taip, kad ši galėtų paaiškinti seisminių bangų greičių šuolius. Tam jie pirmiausiai pasinaudojo JAV Geologijos tarnybos ir kitų šaltinių sukauptais duomenimis ir sugeneravo trimatį seisminių bangų, keliaujančių per pagrindinius Žemės kratonus, modelį.
Vėliau U.Faulas su kolegomis, kurie praeityje yra matavę garso greičius skirtingose mineralinėse terpėse laboratorijoje, derindami savo senas ir modelio pateiktas žinias, bandė sumodeliuoti virtualias uolienas iš įvairiausių mineralų kombinacijų. Po to buvo atliekamas perskaičiavimas – kaip garsas keliautų per kiekvieną virtualių uolienų derinį – ir nustatė, kad tik vienas uolienos tipas leido pasiekti tokį garso greitį, kokį matavo seismologai: peridotito (Žemės mantijos viršutiniame sluoksnyje dominuojančios uolienos), eklogito (nusileidusios vandenyninės plutos) pėdsakai ir 1–2 proc. deimantų mišinys. O tai reiškia, kad Žemės gelmėse deimantų yra mažų mažiausiai 1000 kartų daugiau, nei tikėtasi iki šiol.
„Daugeliu atžvilgių deimantai yra ypatingi. Viena iš jų išskirtinių savybių yra garso greitis deimante: jis yra bent dukart didesnis nei viršutinėje mantijoje dominuojančiame olivino kristale“, – sakė U.Faulas.
Mokslininkai nustatė, kad 1–2 proc. deimantų koncentracija kratono uolienose kaip tik leidžia pasiekti tokį garso greitį, kokį matuoja seismologai. Be to, tokia deimantų koncentracija nedaro reikšmingo poveikio kratono tankiui – o kratonai natūraliai yra mažesnio tankio, nei juos supanti mantija.
„Tai yra tarsi mediena, plūduriuojanti ant vandens. Kratonai yra šiek tiek mažesnio tankio nei jų aplinka, todėl jie nebūna įtraukiami į Žemės gelmes, bet lieka plūduriuoti paviršiuje. Taip jie išsaugo pačias seniausias uolienas. Tad mes išsiaiškinome, jog tam, kad kratonai būtų stabilūs ir neskęstų, juose turėtų būti tik 1–2 proc. deimantų“, – tvirtino mokslininkų grupės vadovas.
Anot jo, tam tikra prasme deimantinės kratonų šaknys yra ir logiškas paaiškinimas. Deimantai susidaro aukštos temperatūros ir didelio slėgio aplinkoje, kokia yra Žemės gelmėse, ir į planetos paviršių iškyla tik per tokius ugnikalnių išsiveržimus, kurie nutinka kartą per kelias dešimtis milijonų metų. Tokie išsiveržimai išrėžia geologinius „vamzdžius“ iš uolienos, vadinamos kimberlitų (pavadintos pagal Kimberlio miesto Pietų Afrikoje pavadinimą, kur ši uoliena buvo rasta pirmą kartą). Per tokius kimberlito vamzdžius deimantai kartu su magma iš Žemės gelmių būna išspjaunami į paviršių.
Dažniausiai kimberlitiniai vamzdžiai būna randami ties kratonų šaknų pakraščiais, tam tikrose Kanados, Sibiro, Australijos, Pietų Afrikos vietose. Vadinasi, būtų logiška manyti, kad kratonų šaknyse taip pat esama kažkiek deimantų.
„Tai yra netiesioginiai įrodymai, tačiau mes visus juos sujungėme į visumą. Įvertinome visas skirtingas galimybes iš kiekvieno įmanomo kampo ir tai buvo vienintelis pakankamai protingas ir tikėtinas išaiškinimas“, – sakė U.Faulas.
Visą tyrimo tekstą rasite šioje svetainėje.
