Diamantes revelam água no manto profundo

Um novo estudo analisando as propriedades estruturais e químicas de diamantes de várias localidades da África e da China encontrou inclusões de gelo-VII, uma forma de água cristalizada criada sob alta pressão que nunca antes foi encontrada na natureza. Crédito: Marilyn Chung / Berkeley Lab.   

 

As inclusões nos diamantes muitas vezes as tornam indesejáveis ​​para os consumidores, mas podem fornecer aos pesquisadores visões impressionantes da composição da Terra. Recentemente, cientistas sondando amostras de diamante para a presença de dióxido de carbono tropeçaram ao invés de inclusões de gelo-VII - um tipo de água cristalizada que se forma a pressões muito altas, e nunca antes foi encontrada na natureza.

A descoberta das inclusões geladas, relatada na Science, poderia fornecer novos insights sobre a água no manto profundo e sua relação com o suprimento global de água. "As regiões ricas em água no manto mais profundo da Terra são suspeitas de desempenhar um papel no orçamento global de água", escreveu Oliver Tschauner, um mineralogista da Universidade de Nevada, Las Vegas, e seus colegas no estudo. O Ice-VII "aponta para locais ricos em fluido na zona de transição superior [a uma profundidade de cerca de 410 km] e em torno do limite de 660 km". 

 

"Este estudo revela algo incomum", diz Evan Smith, geólogo de diamantes do Instituto Gemológico da América, que não esteve envolvido no estudo. "Vimos uma variedade de diferentes fluidos aquosos formadores de diamantes presos em diamantes litosféricos, mas não em diamantes superdeep" - aqueles que se originam a mais de 200 quilômetros de profundidade. "Qualquer evidência de água no interior da Terra, no manto convectivo, é uma descoberta importante", acrescenta Smith. "Ainda não está claro quanta água é armazenada no manto, qual é o seu papel e como isso pode estar relacionado à água na superfície."

A equipe de Tschauner usou difração de raios-X e outras técnicas, incluindo análise infravermelha, para examinar a estrutura e a química dos diamantes da África e da China e descobriu inclusões de gelo-VII em 13 delas. A descoberta demonstra que as inclusões não são isoladas de diamantes formados em apenas uma região, e que os diamantes profundos podem ser mais comuns do que se pensava anteriormente, disse Tschauner em um comunicado. Até agora, apenas 60 diamantes provenientes de profundidades superiores a 300 quilômetros haviam sido encontrados.


No entanto, Smith observa que “em comparação com outros diamantes superdeep, estes diamantes contendo gelo VII não parecem ter outras inclusões típicas que representam minerais de alta pressão como a granada majorítica. 

 

Assim, por enquanto, a origem do "superdeep" dos diamantes contendo o gelo-VII é baseada inteiramente em cálculos de pressão a partir de dados de difração de raios X ", diz ele. Inclusões Ice-VII permanecem em altas pressões dentro de seus diamantes hospedeiros, permitindo aos pesquisadores usar o conhecimento da estrutura do gelo-VII para determinar as pressões mínimas nas quais os diamantes se formaram. A análise química, especificamente o estado de nitrogênio no interior dos diamantes, revelou informações sobre as temperaturas, que, juntamente com a pressão, foram usadas pelos pesquisadores para determinar as profundidades em que os diamantes se formaram.


"De 13 ocorrências de gelo-VII, oito caem em um intervalo de pressão estreita de 8 a 12 gigapascals", com uma outra amostra tendo formado a uma pressão de cerca de 6 gigapascals, e mais dois formando em cerca de 24 a 25 gigapascals, eles escreveram .   Estas observações implicam que os diamantes foram formados em "regiões no manto profundo, onde o fluido aquoso estava presente durante o seu crescimento", acrescentam. 

 

Acredita-se que os diamantes com as maiores pressões retidas tenham se formado a 800 quilômetros abaixo da superfície da Terra.   Steven Shirey, geoquímico do Instituo Carnegie for Science em Washington, D.C., que estuda diamantes profundos, mas não se envolveu com o estudo, diz achar a pesquisa "bastante nova, porque a preservação de uma pressão residual tão alta é inesperada".


No entanto, Shirey diz que os diamantes no estudo “são pouco caracterizados e difíceis de entender. Uma é de uma localidade desconhecida para transportar esses diamantes superprotegidos ”. Em outros, diz ele, a química do nitrogênio é“ difícil de explicar ”.   

 

 "Não está imediatamente claro como conectar essas descobertas a outros diamantes e outros estudos até agora", diz Smith. O estudo "tem pessoas coçando a cabeça", mas vai levar os outros a tentar replicar e construir sobre essas descobertas.