Een nieuwe studie vindt dat 's werelds grootste, meest waardevolle diamanten kunnen worden geboren in zakken met vloeibaar metaal diep in de aarde.
Deze ontdekking suggereert dat zakken met vloeibaar metaal door de mantellaag van de aarde, tussen de korst en de kern van de planeet, een sleutelrol kunnen spelen in de manier waarop koolstof en andere elementen de levenscyclus tussen het binnenste van de aarde en het aardoppervlak bepalen, aldus de onderzoekers.
Over het algemeen vormen diamanten diep in de hete rots van de aardmantel en stijgen naar de oppervlakte met vulkaanuitbarstingen. De grootste diamant van edelsteenkwaliteit die tot nu toe is gevonden, is de Cullinan-diamant, die in 1905 in Zuid-Afrika werd opgegraven. De 3.106,75-karaats diamant, die later in verschillende gepolijste stukken werd gesneden, woog oorspronkelijk 1,37 lbs. (621,35 gram), en was ongeveer 3,86 inch (9,8 centimeter) lang.
Uit eerder onderzoek is gebleken dat 's werelds grootste diamanten van edelsteenkwaliteit niet alleen qua grootte, maar ook qua samenstelling en structuur zich onderscheiden van kleinere juwelen.
"Ze hebben heel weinig insluitsels in zich opgesloten - dat wil zeggen materiaal dat geen diamant is", zegt hoofdauteur Evan Smith, een geoloog aan het Gemological Institute of America in New York. "Ze zijn ook relatief zuiver, wat betekent dat de meeste van deze diamanten zijn gemaakt van alleen koolstofatomen, in tegenstelling tot veel andere diamanten, die hier en daar stikstofatomen bevatten ter vervanging van hun koolstofatomen."
Bovendien, wanneer de grootste diamanten in hun ruwe, ongepolijste staat zijn, "zijn ze onregelmatig van vorm, als een lolly die al een tijdje in iemands mond zit, in plaats van de mooie, symmetrische kristallen waaraan men vaak denkt bij diamanten", Smith vertelde WordsSideKick.com.
Deze verschillen leidden ertoe dat wetenschappers speculeerden dat grote diamanten op verschillende manieren kunnen ontstaan dan kleinere, meer gebruikelijke diamanten. Maar 's werelds grootste diamanten van edelsteenkwaliteit "zijn zoveel geld waard dat het erg moeilijk is om er toegang toe te krijgen voor onderzoek", aldus Smith. Dit heeft studies belemmerd die het mysterie van de oorsprong van deze grote edelstenen zouden kunnen oplossen, legde hij uit.
Nu hebben Smith en zijn collega's 42 afgewerkte exemplaren van dergelijke juwelen geanalyseerd die elk een paar uur aan de onderzoekers werden uitgeleend. Bovendien onderzochten de wetenschappers twee onvoltooide monsters en negen zogenaamde "offcuts", de stukken die overblijven nadat de facetten van een juweel zijn gesneden en gepolijst voor maximale schittering.
De onderzoekers ontdekten kleine metalen korrels die in deze monsters waren opgesloten. De insluitsels bestonden uit gestolde mengsels van ijzer, nikkel, koolstof en zwavel, een combinatie die nog nooit in gewone diamanten is gezien, zei co-auteur Steven Shirey, een geochemicus bij het Carnegie Institute for Science in Washington, DC. De wetenschappers ontdekten ook sporen van methaan en waterstof in de dunne ruimtes tussen deze insluitsels en de omhullende diamant.
De metalen korrels zijn het bewijs dat enorme diamanten waarschijnlijk een ongewone oorsprong hebben, aldus de onderzoekers. De chemie van deze metalen insluitsels suggereert dat grote diamanten kristalliseren uit holtes met metallische vloeistof. Daarentegen groeien andere diamanten waarschijnlijk uit een chemische soep geladen met koolstof, zuurstof en waterstof, zei Smith.
Een aantal van de monsters die de onderzoekers onderzochten, bezaten ook siliciumhoudende minerale insluitsels die zich vormen onder de hoge drukken die op extreme diepten worden aangetroffen, aldus de wetenschappers. Onderzoekers schatten dat grote diamanten "superdiepe" edelstenen zijn die zich waarschijnlijk vormen op een diepte van ongeveer 254 tot 410 mijl (410 tot 660 kilometer). Ter vergelijking: eerder onderzoek suggereerde dat de meeste andere edelsteendiamanten zich vormen op een diepte van slechts 93 tot 124 mijl (150 tot 200 km).
Deze bevindingen bieden direct bewijs van langverwachte, theoretisch voorspelde chemische reacties in de aardmantel die holtes van metallisch ijzer-nikkellegering creëren, zei Smith. Het meeste ijzer en nikkel in de aardmantel daarentegen is meestal gebonden aan zuurstof of een andere chemische stof, legde hij uit.
Hoewel grote diamanten en meer voorkomende diamanten soms samen worden gevonden, betekent dat niet dat ze samen zijn gevormd, vertelde Shirey aan WordsSideKick.com. In plaats daarvan kan hetzelfde magma dat naar boven stroomt om grote diamanten naar de oppervlakte te brengen, ook kleinere diamanten omhoog slepen die zich op ondiepere diepten hebben gevormd, zei hij.
Deze bevindingen zijn niet bedoeld om te suggereren 'dat er diep in de aardmantel een oceaan van vloeibaar metaal is', zei Smith. Het vloeibare metaal komt waarschijnlijk alleen in zakken "beperkt tot misschien vuistformaat, als ik zou raden, die door de hele mantel zijn gepeperd", voegde hij eraan toe.
'Er is niet veel van dit metalen ijzer - slechts ongeveer 1 procent van de mantel,' zei Smith. 'Toch verandert het de manier waarop we over de diepere aarde moeten denken, omdat elementen zoals koolstof goed oplossen in metallisch ijzer. Dit betekent dat de aanwezigheid van dit metaal de cycli van koolstof, stikstof en waterstof van de diepe aarde naar de oppervlakte kan beïnvloeden , van de aardmantel tot waar we wonen. "
Toekomstig onderzoek zou kunnen onderzoeken wat andere elementen in deze grote diamanten of hun restanten zijn, en welke isotopen zijn inbegrepen, zei Smith.
'Dat kan helpen om de oorsprong van dit metaal te belichten. Waar komt het vandaan, hoe ontstaat het, hoe lang duurt het, aan welke processen neemt het deel', zei hij.
De wetenschappers hebben hun bevindingen vandaag (15 december) online gepubliceerd in het tijdschrift Science.
