Potrebbero esserci più di un quadrilione di tonnellate di diamanti nascosti all'interno della Terra, secondo un nuovo studio del MIT e di altre università. Ma è improbabile che i nuovi risultati scatenino una corsa ai diamanti. Gli scienziati stimano che i preziosi minerali siano sepolti a più di 100 miglia sotto la superficie, molto più in profondità di quanto qualsiasi spedizione di trivellazione abbia mai raggiunto.

La cache ultraprofonda può essere sparsa all'interno di radici cratoniche, le sezioni di roccia più antiche e inamovibili che si trovano al di sotto del centro della maggior parte delle placche tettoniche continentali. A forma di montagne invertite, i cratoni possono estendersi fino a 200 miglia attraverso la crosta terrestre e nel suo mantello; i geologi si riferiscono alle loro sezioni più profonde come "radici".

Nel nuovo studio, gli scienziati stimano che le radici cratoniche possano contenere dall'1 al 2% di diamanti. Considerando il volume totale delle radici cratoniche nella Terra, la squadra calcola che circa un quadrilione (10 ¹⁶ ) tonnellate di diamanti sono sparse all'interno di queste antiche rocce, Da 90 a 150 miglia sotto la superficie.

"Questo dimostra che il diamante non è forse questo minerale esotico, ma sulla scala [geologica] delle cose, è relativamente comune, "dice Ulrich Faul, uno scienziato ricercatore nel Dipartimento della Terra del MIT, Atmosferico, e Scienze Planetarie. "Non possiamo raggiungerli, ma ancora, c'è molto più diamante lì di quanto avessimo mai pensato prima."

I coautori di Faul includono scienziati dell'Università della California a Santa Barbara, l'Institut de Physique du Globe de Paris, l'Università della California a Berkeley, École Polytechnique, la Carnegie Institution di Washington, Università di Harvard, l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, l'Università di Bayreuth, l'Università di Melbourne, e l'University College di Londra.

Un problema sonoro

Faul e i suoi colleghi sono giunti alla conclusione dopo essersi interrogati su un'anomalia nei dati sismici. Negli ultimi decenni, agenzie come l'United States Geological Survey hanno tenuto registri globali dell'attività sismica, essenzialmente, onde sonore che viaggiano attraverso la Terra innescate da terremoti, tsunami, esplosioni, e altre fonti sconvolgenti. I ricevitori sismici di tutto il mondo raccolgono onde sonore da tali sorgenti, a varie velocità e intensità, che i sismologi possono utilizzare per determinare dove, Per esempio, originato un terremoto.

Gli scienziati possono anche utilizzare questi dati sismici per costruire un'immagine di come potrebbe apparire l'interno della Terra. Le onde sonore si muovono a varie velocità attraverso la Terra, a seconda della temperatura, densità, e la composizione delle rocce attraverso le quali viaggiano. Gli scienziati hanno utilizzato questa relazione tra velocità sismica e composizione delle rocce per stimare i tipi di rocce che compongono la crosta terrestre e parti del mantello superiore, detta anche litosfera.

Però, nell'usare i dati sismici per mappare l'interno della Terra, gli scienziati non sono stati in grado di spiegare una curiosa anomalia:le onde sonore tendono ad accelerare notevolmente quando passano attraverso le radici degli antichi cratoni. I cratoni sono noti per essere più freddi e meno densi del mantello circostante, che a sua volta produrrebbe onde sonore leggermente più veloci, ma non così velocemente come è stato misurato.

"Le velocità che vengono misurate sono più veloci di quelle che pensiamo di poter riprodurre con ipotesi ragionevoli su cosa c'è, " Faul dice. "Allora dobbiamo dire, 'C'è un problema.' Così è nato questo progetto".

Diamanti nel profondo

Il team mirava a identificare la composizione delle radici cratoniche che potrebbe spiegare i picchi nelle velocità sismiche. Per fare questo, I sismologi del team hanno prima utilizzato i dati sismici dell'USGS e di altre fonti per generare un modello tridimensionale delle velocità delle onde sismiche che viaggiano attraverso i principali cratoni della Terra.

Prossimo, Colpa e altri, che in passato hanno misurato in laboratorio la velocità del suono attraverso molti tipi diversi di minerali, usato questa conoscenza per assemblare rocce virtuali, composto da varie combinazioni di minerali. Quindi il team ha calcolato la velocità con cui le onde sonore avrebbero viaggiato attraverso ogni roccia virtuale, e ha trovato solo un tipo di roccia che ha prodotto le stesse velocità misurate dai sismologi:una che contiene dall'1 al 2% di diamante, oltre a peridotite (il tipo di roccia predominante del mantello superiore della Terra) e quantità minori di eclogite (che rappresenta la crosta oceanica subdotta). Questo scenario rappresenta almeno 1, 000 volte più diamanti di quanto le persone si aspettassero in precedenza.

"Il diamante in molti modi è speciale, " Faul dice. "Una delle sue proprietà speciali è, la velocità del suono nel diamante è più del doppio rispetto al minerale dominante nelle rocce del mantello superiore, olivina."

I ricercatori hanno scoperto che una composizione rocciosa dall'1 al 2% di diamante sarebbe appena sufficiente per produrre le velocità del suono più elevate misurate dai sismologi. Questa piccola frazione di diamante non cambierebbe nemmeno la densità complessiva di un cratone, che è naturalmente meno denso del mantello circostante.

"Sono come pezzi di legno, galleggiante sull'acqua, " Dice Faul. "I cratoni sono un po' meno densi di ciò che li circonda, quindi non vengono subdotti di nuovo nella Terra ma rimangono galleggianti sulla superficie. È così che conservano le rocce più antiche. Quindi abbiamo scoperto che è necessario solo dall'1 al 2% di diamante perché i cratoni siano stabili e non affondino".

In un modo, Faul dice che le radici cratoniche fatte in parte di diamante hanno senso. I diamanti sono forgiati nell'alta pressione, ambiente ad alta temperatura della Terra profonda e avvicinarsi alla superficie solo attraverso eruzioni vulcaniche che si verificano ogni poche decine di milioni di anni. Queste eruzioni scavano "tubi" geologici costituiti da un tipo di roccia chiamata kimberlite (dal nome della città di Kimberley, Sud Africa, dove sono stati trovati i primi diamanti in questo tipo di roccia). Diamante, insieme al magma dalle profondità della Terra, può vomitare attraverso tubi di kimberlite, sulla superficie della Terra.

Per la maggior parte, tubi di kimberlite sono stati trovati ai bordi delle radici cratoniche, come in alcune parti del Canada, Siberia, Australia, e Sud Africa. avrebbe senso, poi, che le radici cratoniche dovrebbero contenere del diamante nella loro composizione.

"Sono prove circostanziali, ma abbiamo messo tutto insieme, " Dice Faul. "Abbiamo esaminato tutte le diverse possibilità, da ogni angolo, e questa è l'unica che è rimasta come spiegazione ragionevole."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.