New Kind of Ice Inside Diamonds Discovered

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A new form of water ice was recently discovered, trapped inside diamonds found deep beneath the Earth’s crust. This new finding, researchers noted, marks the first time the substance known as ice-VII was found to naturally occur on our planet. Water is an essential foundation for life on earth. But even hundreds of kilometers underground, it plays an important role in geological processes – such as volcanism. Now scientists have found evidence of one of the deepest water resources ever: in diamonds from a depth of up to 660 kilometers, they discovered inclusions of water. As the group reports in the journal Science, the water sheathed by the gemstones takes on a special crystalline form.

Together with his colleagues, Oliver Tschauner from the University of Nevada in Las Vegas analyzed different diamonds from the outer edge of the lower mantle. For this purpose, the researchers used strongly focused X-rays from the synchrotron radiation source Advanced Photon Source in the USA. The X-rays were diffracted in a characteristic manner by the diamonds and the inclusions only a few micrometers in size. From the diffraction patterns, the scientists were able to draw conclusions about the nature of the enclosed substances. Accordingly, it is a special ice variant – so-called Ice VII – with a stable under high pressure cubic crystal structure.

„Diese Vorkommen und Konzentrationen von Wasser in der sogenannten Übergangszone und im unteren Erdmantel spielen eine große Rolle im Wasserhaushalt der Erde“, so Tschauner. Vor vier Jahren entdeckten Geowissenschaftler bereits Wassereinschlüsse in Diamanten aus einer Tiefe von etwa 500 Kilometern. Ausgehend von den damaligen Messergebnissen sollte es 520 bis 660 Kilometer unter der Erdoberfläche so viel Wasser geben wie in allen Ozeanen zusammen. Die neue Entdeckung – mit Diamanten aus dem unteren Erdmantel – reicht nun noch weiter. Da Tschauner und seine Kollegen sowohl Diamanten aus Asien als auch aus Afrika untersuchten, kann zudem von einem globalen Phänomen ausgegangen werden.

Vermutlich gelangte das Wasser durch das Abtauchen der ozeanischen unter die kontinentale Erdkruste in den Erdmantel und schließlich in die Diamanten. Wegen der im Erdmantel herrschenden hohen Drücke konnte das Wasser selbst bei Temperaturen von 1200 bis 1400 Grad Celsius in Form von Eis-VII in die Edelsteine eingeschlossen werden. Geophysiker gehen davon aus, dass die Wasservorkommen im Erdmantel für das Fließverhalten heißer Gesteine und die Entstehung von Magma eine entscheidende Rolle spielen.

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