معمای ۶۶۰ کیلومتری الماس بوتسوانا؛ کشف اقیانوسی از آب در عمق زمین

فرادید| در اعماق زمین فرآیندهای مرموزی در حال وقوع است. گاهی زمین سرنخ‌هایی از این فرآیندها به ما می‌دهد، مثلاً الماس‌های کوچکی که حاوی ذرات نادر معدنی و البته اطلاعاتی از درون زمین هستند. یکی از این الماس‌ها که در یک معدن الماس در بوتسوانا کشف شد، نمونه‌ای از این سنگ‌های مرموز است. این الماس پر از نقص است و آثار معدنی مانند رینگ‌وودیت، فروپرکلز، انستاتیت و سایر مواد معدنی موجود در آن خبر از این می‌دهند که این الماس در عمق ۶۶۰ کیلومتری زیر سطح زمین تشکیل شده است. 

به گزارش فرادید، افزون بر این، این یافته‌ها نشان می‌دهند محیطی که این الماس در آن شکل گرفته، غنی از آب است، جایی در مرز بین لایه‌های بالایی و پایینی گوشته که «منطقه انتقالی» یا «فاصله ۶۶۰ کیلومتری» نامیده می‌شود. 

تیم پژوهشی در مطالعه‌ای که سال ۲۰۲۲ منتشر شد، توضیح داد: «وجود رینگ‌وودیت همراه با فازهای هیدراته نشان‌دهنده محیطی مرطوب در این مرز است.» 

بیشتر سطح زمین را اقیانوس پوشانده است. با این حال، با توجه به هزاران کیلومتر فاصله بین سطح زمین و هسته آن، اقیانوس تنها یک حوضچه کوچک به حساب می‌آید. ضخامت اقیانوس حتی در عمیق‌ترین نقطه، کمی کمتر از ۱۱ کیلومتر است (از سطح موج‌ها تا کف دریا). 

اقیانوس‌های زمین تقریباً مثل یک حوضچه کوچک هستند

پوسته زمین شکاف‌خورده و به بخش‌هایی تقسیم شده که صفحات تکتونیکی نامیده می‌شوند و زیر لبه‌های یکدیگر لغزیده و فرو می‌روند. در این نواحی فرورانش، آب به اعماق بیشتر سیاره نفوذ می‌کند و تا لایه‌های پایین‌تر گوشته زمین پیش می‌رود. 

اما با گذشت زمان، از راه فعالیت‌های آتشفشانی به سطح باز می‌گردد. این چرخه جذب و فوران آب به نام «چرخه آب عمیق» شناخته می‌شود که از چرخه آب فعال در سطح زمین جداست. درک نحوه عملکرد آن و میزان آبی که در اعماق زمین وجود دارد، در درک فعالیت‌های زمین‌شناسی سیاره‌مان اهمیت دارد. برای نمونه، وجود آب می‌تواند تأثیر زیادی بر انفجار آتشفشانی داشته باشد و نقشی در فعالیت‌های لرزه‌ای ایفا کند. 

از آنجا که ما نمی‌توانیم به آن اعماق دسترسی پیدا کنیم، باید منتظر بمانیم تا شواهدی از وجود آب به سطح بیایند، شواهدی مانند الماس‌هایی که در شرایط دمایی و فشارهای بسیار بالا، کریستال‌هایی از این آب را در خود به دام انداختند. 

فیزیکدان معدنی، تینگتینگ گو و همکارانش چنین جواهری را با دقت مطالعه کردند و ۱۲ آخال‌های معدنی و خوشه‌ای از آخال‌های شیری را در آن یافتند (آخال در زبان‌شناسی زمین‌شناسی به ذرات یا مواد خارجی و یا ناخالصی‌هایی اطلاق می‌شود که درون یک ماده معدنی یا سنگ یافت می‌شوند). محققان با استفاده از طیف‌سنجی میکرو-رامان و پراش پرتو ایکس، به تحلیل این آخال‌ها پرداخته و ماهیت آن‌ها را شناسایی کردند. 

آخال‌های معدنی در یک جواهر الماس از اعماق پوسته زمین

قبلاً شواهدی از وجود آب در ناحیه انتقال یافت شده بود، اما این شواهد برای تعیین میزان آب موجود در آنجا کافی نبودند. آیا این آب تنها یک آخال تصادفی از یک مخزن کوچک و محلی آب بوده یا اینکه واقعاً مقدار زیادی آب آنجا وجود دارد؟ تحقیقات تیم گو بیشتر به سمت وجود مقدار زیاد آب در این ناحیه اشاره دارد. 

در مقاله‌ی آن‌ها آمده که هرچند تشکیل الماس‌های لایه بالای گوشته معمولاً با حضور مایعات همراه است، اما الماس‌های فوق‌عمیق با ترکیبات معدنی مشابه به ندرت با مواد معدنی آبدار مشاهده شده‌اند. 

یافته‌های جدید نشان می‌دهند منطقه انتقال گوشته که در عمق زمین قرار دارد، نه تنها به طور محلی، بلکه به طور گسترده‌تری از آب برخوردار است، طوری که این آب به عمق بیشتری نفوذ کرده و از مرز ۶۶۰ کیلومتر از لایه‌های گوشته عبور می‌کند.

مترجم: زهرا ذوالقدر