Analyser visar att gaser som finns i mikroskopiska inneslutningar i diamanter kommer från en stabil underjordisk reservoar som är minst lika gammal som månen, gömd mer än 410 km under havsnivån i jordens mantel.

Forskare har länge misstänkt att ett område av jordens mantel, någonstans mellan skorpan och kärnan, innehåller en stor reservoar av sten, relativt ostörd sedan planetens bildande. Tills nu, det har inte funnits några fasta bevis om eller var det finns. Nu har en internationell grupp forskare mätt heliumisotoper som finns i superdjupta diamanter som förts upp till ytan av våldsamma vulkanutbrott, för att upptäcka fotspåren av denna gamla reservoar. Detta arbete kommer att presenteras för forskare för första gången fredagen den 23 augusti vid Goldschmidt -konferensen i Barcelona, efter publicering idag (15 augusti) i tidningen Vetenskap .

Efter bildandet av jorden, våldsam geologisk aktivitet och utomjordiska konsekvenser störde den unga planeten, vilket innebär att nästan ingenting av jordens ursprungliga struktur finns kvar. Sedan på 1980 -talet noterade geokemister att förhållandet mellan helium 3 och helium 4 -isotopen var högre än väntat i vissa basaltlavas från vissa platser. speglar isotopförhållandet som finns i extremt gamla meteoriter som hade fallit till jorden. Detta indikerar att lavan hade burit materialet från någon form av reservoar djupt i jorden, med en sammansättning som inte har förändrats nämnvärt under de senaste 4 miljarder åren. "Detta mönster har observerats i" Ocean Island Basalts, "som är lavor som kommer till ytan från djupt i jorden, och bilda öar som Hawaii och Island ", säger forskningsledaren Dr Suzette Timmerman, från Australian National University. "Problemet är att även om dessa basalter förs upp till ytan, vi ser bara en glimt av deras historia. Vi vet inte mycket om manteln där deras smälter kom ifrån. "

För att lösa detta problem, Timmermans team tittade på heliumisotopförhållanden i superdjupa diamanter. De flesta diamanter bildas mellan 150 till 230 km under jordskorpan, innan de bärs upp till ytan av smältningar. Mycket ibland förs några "superdjupa" diamanter (skapade mellan 230 och 800 km under jordens yta) till ytan. Dessa superdjupa diamanter skiljer sig igenkännligt från normala diamanter.

Suzette Timmerman sa:"Diamanter är de svåraste, mest oförstörbara naturliga ämnen som är kända, så de bildar en perfekt tidskapsel som ger oss ett fönster in i den djupa jorden. Vi kunde utvinna heliumgas från tjugotre superdjupa diamanter från Juina-området i Brasilien. Dessa visade den karakteristiska isotopkomposition som vi skulle förvänta oss av en mycket gammal reservoar, bekräftar att gaserna är rester av en tid vid eller till och med innan månen och jorden kolliderade. Från diamanternas geokemi, vi vet att de bildades i ett område som kallas "övergångszonen, "som ligger mellan 410 och 660 km under jordens yta. Detta innebär att denna osynliga reservoar, kvar från jordens början, måste vara i detta område eller under det.

"Det återstår frågor om formen på denna reservoar; är det en stor enda reservoar, eller finns det flera mindre gamla reservoarer? Var exakt är reservoaren? Vad är den fullständiga kemiska sammansättningen av denna reservoar? Men med detta arbete, vi börjar gå in på vad som förmodligen är det äldsta kvarvarande relativt ostörda materialet på jorden, " hon säger.

Kommenterar, Professor Matthew Jackson (University of California, Santa Barbara) sa, "Det har varit mycket arbete fokuserat på att identifiera platsen för urreservoarer på den djupa jorden. Så det här är ett intressant resultat, med mycket potential att "kartlägga" var förhöjda 3He/4He -domäner finns i jordens djupa inre. Helium kan spridas snabbt vid mantelförhållanden, så det kommer att vara viktigt att utvärdera om den gamla heliumsignaturen återspeglar kompositioner fångade på diamantbildningsdjup, eller sammansättningen av värdlavan som transporterades till diamanter till ytan. Detta arbete är ett viktigt steg för att förstå dessa magasin, och pekar på vägen till vidare forskning. "