Under de speciella förhållanden som finns djupt i jordens mantel, järnkarbonater kan spela en roll vid bildning av diamanter, har ett internationellt team av forskare funnit.

Diamanter extraherade från cirka 700 km djup. bära inneslutningar som innehåller karbonater, ger direkt bevis på att karbonater finns på sådana djup. Dock, deras utbud av stabilitet, kristallstrukturer och de termodynamiska förhållandena vid avkolningsprocessen är inte väl förstådda.

Forskarna kommer från Ryssland, Frankrike, Tyskland, Italien och USA - undersökte dessa karbonater genom att simulera de speciella förhållanden som kännetecknar jordens djupa mantel, Inklusive:

• Extremt högt tryck (motsvarande mer än en miljon gånger trycket i jordens atmosfär), och
• Extremt höga temperaturer (vanligtvis mellan 2, 000 ° och 2, 500 ° Celsius).

Självklart, de flesta kemiska föreningar som är stabila på jordens yta kan inte existera under sådana extrema förhållanden.

Dock, forskarna hittade några avvikelser. Specifikt, deras forskning visade att under dessa förhållanden, karbonatmolekyler kan finnas, och kan omorganisera så att kolet bär en extra syreatom, bildar en tetraedral form.

Teamet upptäckte för första gången två nya föreningar, inklusive ett så kallat "tetrakarbonat" som har potential att överleva djupt i jordens nedre mantel.

Resultaten av deras arbete tyder på att en av de nya kristallstrukturerna är ovanligt stabil och behåller sin struktur under de förhållanden som finns i jordens mantel, till 2 djup, 500 km - nära där manteln möter jordens kärna.

Genom processen med självoxidation, karbonater kan förbli bevarade djupt i jordens mantel, vilket bidrar till diamantbildning.

Skoltech -forskaren Leyla Ismailova, en av studiens medförfattare, sade:"Denna upptäckt kan ge oss en bättre förståelse för självoxidationsreaktioner på jorden och den roll vår planet spelar i kolsystemet."

För att simulera djupa mantelförhållanden, laget genererade höga tryck och temperaturer med hjälp av laseruppvärmda diamantstädceller. Ett mycket litet prov (10 till 15 mikron) pressades mellan ett par diamanter med en laserstråle fokuserad på dem. Teamet använde sedan synkrotronröntgen för att undersöka innehållet och strukturen hos proverna vid European Synchrotron Radiation Facility (Frankrike) och Advanced Photon Source (USA). Vid samma anläggningar, med hjälp av en synkrotron Mössbauer -spektroskopi, de kunde mäta små förändringar i Fe atomenerginivåer, vilket är avgörande för att bestämma valentillståndet för nya högtrycksjärnkarbonater.