En diamant som kapsler inn små biter av væske fra jordens dyp (Jaakov Weiss) Mer enn bare vakre, ettertraktede steiner, diamanter har en annen form for rikdom: fragmenter av jordens dype historie.
Fra feil i mineralets nesten perfekte gitter, har forskere nettopp funnet ut hvordan de kan trekke ut lenge skjulte registreringer av planetens fortid.
'Vi liker de som ingen andre virkelig vil ha,' sa geokjemiker Yaakov Weiss fra Columbia University, og refererer til diamantene fulle av urenheter som ikke ser så klare og skinnende ut som de man ønsker for smykker.
Disse fibrøse, skitne edelstene er der små hvelv med informasjon ligger, fylt med meldingerfra jordens indre dyp. Karbonstrukturen til en perfekt diamant inneholder ikke nok radioisotoper til å hjelpe forskere å datere den, menmikroinneslutningerfunnet i sine feil kan.
Disse feilene kan danne små lommer som kan kapsle inn kjemikaliene som diamantene ble født fra.
'Etter at en diamant fanger noe, fra det øyeblikket til millioner av år senere i laboratoriet mitt, forblir det materialet det samme,' forklart Weiss tilbake i 2015. 'Vi kan se på diamanter som tidskapsler, som budbringere fra et sted vi ikke har noen annen måte å se.'
Noen ganger inneholder disse kapslene andre faste stoffer sommerkelige former for is, vanligvisutilgjengelige mineralerfra innvollene i vår verden, eller til og med en annendiamant. Disse solide meldingene kan være vanskelige å tolke, siden inneslutningene kan ha dannet seg på forskjellige tidspunkter fra diamantkapselen som de nå hviler i.
Andre hulrom i diamantens struktur har imidlertid fanget opp væsker som en gang infiltrerte den kontinentale litosfæriske mantelen. Dette jordlaget er den øverste delen av mantel (som ligger mellom jordskorpen og den ytre kjernen), 150 til 200 kilometer (90 til 120 miles) under overflaten, og det er her diamanter 'fødes'.
(Tumeggy/Science Photo Library/Getty Images)
Her, ekstremt varme og knusetrykk fra alt fjellet over kan tvinge karbonatomer inn i den pent ordnede strukturen til en diamant. Faktisk gir væskene som har sivet ovenfra karbonet som diamantene er dannet av.
Nå har en ny teknikk gjort det mulig for forskerne å endelig datere væskene i diamanter som finnes i det sørlige Afrika.
'Dette er første gang vi kan få pålitelig alder for disse væskene,' sa Weiss.
En diamant brukt i studien. (Jaakov Weiss)
En diamants struktur ser ut til å hindre helium i å lekke ut, noe som lar Weiss og kollegaer elde disse bergartene ved å måle forholdet mellom radioaktive atomer i væskeinneslutningene og helium-4, et produkt av atomenes forfall.
Ved å bruke denne nye metoden identifiserte teamet tre distinkte perioder med diamantdannelse i de underjordiske steinmassene som til slutt klemte seg sammen for å danne Afrikas mantel. De diamantdannende væskene endret seg gjennom tidene, fra rike på karbonat til silikon og til slutt til saltvann.
Den første fasen av diamantdannelse skjedde under Proterozoikum, for 2,6 milliarder til 750 millioner år siden, da disse bergartene kolliderte i store fjellkjeder. Forskerne mistenker at disse kollisjonene tillot de karbonatrike væskene å synke dypt inne i jorden, men nøyaktig hvordan er fortsatt ukjent.
Den neste fasen falt også sammen med en fjelldannende periode, for 540 til 300 millioner år siden under paleozoikum, og produserte diamanter med silikonrike inneslutninger. På dette stadiet dannet begynnelsen av den kommende afrikanske mantelen.
Så, for 130 til 85 millioner år siden under kritttiden, ble væsken saltvannsrik - noe som tyder på at disse diamantene ble dannet fra det som en gang var havbunnen. Dette ble dratt under den nå dannede kontinentale massen av Afrika subduksjon , hvor en kontinentalplate tvinges under en annen der de møtes.
Steinene ble alle deretter ført nærmere jordens overflate gjennom dyptgående vulkansk aktivitet, som f.eks. kimberlitter utbrudd for 85 millioner år siden, hvor gruvearbeidere nylig fant dem.
'Sør-Afrika er et av de best studerte stedene i verden, men vi har svært sjelden vært i stand til å se utover de indirekte indikasjonene på hva som skjedde der tidligere,' sa Columbia University geokjemiker Cornelia Class, som forklarer at disse små væskedråpene er en sjelden måte å koble hendelser fra dypt inne i jorden med dem på overflaten.
Det er verdt å merke seg at i dag er millioner av arbeidere avhengige av diamantutvinning som inntektskilde, men forholdene de jobber innenfor kan være brutalt og kan omfatte menneskehandel og barnearbeid . Gruvene har også forurenset jordsmonn og vannveier som hele samfunn bruker.
Selskapet som diamantene i denne studien ble hentet fra, De Beers, en av de to største diamantprodusentene i verden, ofte avslører ikke hvilke miner individuelle diamanter kommer fra.
Så mens diamanter tydelig kan avsløre mye om vår geologiske historie, kan utvinningen av dem fra jorden også komme til en utrolig høy pris.
Denne forskningen ble publisert i Naturkommunikasjon .