تحمل قطعة ماس من أعماق الأرض معدنًا طال انتظاره
ديڤماويت يعتبر حاملًا لنظائر مشعة تساعد على حرارة وشاح كوكب الأرض.
11 نوفمبر 2021
المترجم: عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم 324 لسنة 2021
Diamond delivers long-sought mineral from the deep Earth
11 November 2021
جسيمات سوداء صغيرة وُجدت ضمن قطعة الماس من منجم في أفريقيا تبيَّن أنها مكونًا أساسيًا من مكونات أعماق الأرض، تم التعرف عليها في الطبيعة لأول مرة بعد عقود من البحث.
تحتوي قطعة الماس هذه على جسيمات سوداء صغيرة من الديڤماويت davemaoite، وهو معدن يتكون عند درجة حرارة عالية وضغط عالٍ في أعماق الأرض. مصدر الصورة: آرون سيليستيان، متحف التاريخ الطبيعي في منطقة لوس أنجلوس
هذه أمارة نادرة على معدن لا يمكن أن يوجد عادة على سطح الأرض ولكنه يلعب دورًا رئيسًا في تدفق الحرارة في أعماق كوكب الأرض" كما يقول أوليڤر تشونر Oliver Tschauner باحث في علم الكيمياء الجيولوجية بجامعة نيڤادا في لاس فيغاس الذي قاد فريق البحث الذي نشر هذا الاكتشاف في 11 نوفمبر 2021 في مجلة ساينس Science «انظر[1] .
أطلق تشونر Tschauner على المعدن اسم ديڤماويت Davemaoite تيمنًا باسم ديڤ ماو ”Dave“ Mao من هونكونغ، وهو باحث قام بالعديد من الاكتشافات الرائدة في كيمياء جيولوجية وجيوفيزياء الضغط العالي. يتكون معدن ديڤماويت في الغالب من سيليكات الكالسيوم «CaSiO3»، ولكن يمكنه أن يبحث عن ويُقِم / يزيل مواد من محيطه ويحتفظ بها scavsnge «انظر[2] النظائر المشعة لليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم. تصدر من هذه النظائر مقدار كبير من الحرارة في الجزء السفلي من وشاح الأرض[3] - وهي الطبقة التي تقع بين القشرة الأرضية[4] ولب الأرض[5] . وهذا يجعل الديڤماويت لاعبًا مهمًا في إدارة طريقة انتقال الحرارة عبر عمق الأرض / الأرض العميقة [وهو ما يشمل القشرة الأرضية العميقة ولب الأرض والوشاح، بحسب[6] ، وبالتالي ادارة كيف تدور الحرارة بين الوشاح والقشرة للدفع بعمليات مثل عمليات تكتونية الصفائح.
يوجد هذا المعدن فقط تحت ضغوطات ودرجات حرارة عالية مثل تلك الموجودة في الوشاح السفلي للأرض، أي 660 - 2700 كيلومترًا تحت سطح الأرض. لكن هذه الجسيمات بالذات كانت في داخل الماسة التي نقلت هذا المعدن سليمًا من أعماق الأرض. يقول تشونر Tschauner: ”إنها قوة الماسة التي حافظت على هذه المشتملات inclusions «أي هذه الجسيمات التي بداخل الماسة» تحت ضغط عالٍ“.
الماسة المخضرَّة ذات الشكل الثماني السطوح octahedral استخرجت قبل عدة عقود في بوتسوانا من منجم أورابا Orapa، وهو أكبر منجم ماس مكشوف في العالم. في عام 1987، باع تاجر معادن قطعة الماس إلى جورج روسمان George Rossman، باحث في علم المعادن في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في مدينة باسادينا في كالفورنيا. بدأ تشونر وروسمان وزملاؤهما دراستها منذ عدة سنوات كجزء من بحث في المعادن المحصورة trapped في الماس المستخرجة من أعماق الأرض.
قام الباحثون بصعق الماسة بالأشعة السينية في مختبر مصدر الفوتون المتقدم Advanced Photon Source في مدينة ليمونت بولاية إلينوي، مما كشف أن المشتملات inclusions كانت غنية بمعدن الكالسيوم. وأكدت دراسات أخرى أن هذه الجسيمات متكونة من سيليكات الكالسيوم، والتي يمكن أن تتخذ أشكالًا بلورية مختلفة بحسب درجة الحرارة والضغط اللذين تحت تأثيرهما تكونت هذه الجسيمات. يقول تشونر إن النسخة الموجودة من هذه الجسيمات في الماسة لها بنية بلورية من مادة البيروفسكايت perovskite «انظر [7] لا تتشكل إلا عند درجات الحرارة والضغوط الموجودة على عمق يتراوح بين 660 و900 كيلومترًا. قام الباحثون بتركيب مادة بيروفسكايت سيليكات الكالسيوم calcium silicate perovskite عالي الضغط في المختبر[8] ، وافترضوا أنها يجب أن تكون موجودةً في الوشاح السفلي، لكنهم لم يروها قط بشكل قاطع في العينات الجيولوجية من قبل.
في عام 2018، أفاد فريق بحث آخر عن عثوره على مادة بيروفسكايت سيليكات الكالسيوم في قطعة ألماس بجنوب إفريقيا[9] . لكن هؤلاء الباحثين لم يدَّعوا أنهم توصلوا إلى اكتشاف بصورة رسمية لمعدن جديد. ولكن فريق تشونر ادعوا ذلك - لذلك اتصل تشونر بماو Mao وسأله عما إذا كان بإمكانه تسمية المعدن باسمه. ”بالطبع اوافق بكل سرور،“ رد ماو، مدير مركز أبحاث العلوم والتكنولوجيا المتقدمة في شنغهاي الصينية.
وافقت الجمعية للدولية للمعادن على اسم ديڤماويت davemaoite العام الماضي. وهو ثاني معدن عالي الضغط يحمل اسم ماو. في عام 2018، أفاد باحثون من الصين بالعثور على معدن مختلف، أطلقوا عليه اسم ماوهوكايت maohokite، في صخور من فوهة صدمية [10] .
يقول تشونر إن معدن الديڤماويت هو واحد من ثلاثة معادن رئيسة في الوشاح السفلي للأرض، ويشكل حوالي 5 - 7٪ من المواد هناك. لكنه الوحيد من بين الثلاثة معادن التي تشتمل على معدني اليورانيوم والثوريوم. الهيكل البلوري للمعدن يسمح بمعدنه الكالسيوم أن يُستبدل بسهولة بهذين العنصرين المشعين. واللذين يصدران حرارة من خلال اضمحلال / انحلال النشاط الإشعاعي[11] .
قد تحتوي الماسات الأخرى الموجودة هناك بقايا من الديڤماويت. جسيمات الديڤماويت الموجودة في منجم أورابا Orapa غنية بالبوتاسيوم - لذا قد تكون إحدى الطرق للعثور على المزيد من الديڤماويت هو بالتنقيب عن الماس العميق في المناطق الغنية بالبوتاسيوم، كما يقول ينغيوي في Yingwei Fei، باحث في علم الكيمياء الجيولوجية في معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة. ولذا ”سأقوم بالبحث عنه بالتأكيد هناك،“ كما يقول تشونر.
البحث منشور ايضًا في مجلة نتشر Nature في 11 نوفمبر 2021 «انظر 12».