A descoberta de dois diamantes provenientes das profundezas do manto terrestre revela uma coexistência química que os cientistas consideravam até agora inimaginável. Estas pedras preciosas, formadas a várias centenas de quilómetros sob a superfície, contêm inclusões minerais que normalmente deveriam neutralizar-se mutuamente.
Estes dois espécimes excepcionais foram extraídos de uma mina sul-africana e apresentam a particularidade de conter simultaneamente carbonatos ricos em oxigénio e ligas de níquel pobres neste elemento. Em química, qualificam-se estes estados respectivamente como oxidado e reduzido, duas condições que se opõem fundamentalmente.
A presença conjunta destes materiais num mesmo diamante surpreendeu tanto a equipa de pesquisa liderada por Yaakov Weiss da Universidade Hebraica de Jerusalém que eles puseram as amostras de lado durante quase um ano antes de retomar as suas investigações.
Diamante proveniente das profundezas terrestres mostrando inclusões excepcionais
Crédito: Yael Kempe e Yakov Weiss A análise aprofundada demonstrou finalmente que estas inclusões foram capturadas no momento preciso em que os diamantes se formaram, entre os carbonatos oxigenados e os metais reduzidos do manto.
Esta observação constitui a primeira prova direta de tal mecanismo de formação na natureza. Os investigadores explicam que esta reação ocorre provavelmente quando fluidos carbonatados são arrastados em profundidade pelo movimento das placas tectónicas, entrando assim em contacto com as ligas metálicas do manto terrestre.
A profundidade de origem destes diamantes, estimada entre 280 e 470 quilómetros, traz informações sobre a composição química das camadas profundas do nosso planeta. Os modelos teóricos previam uma diminuição progressiva do oxigénio disponível com a profundidade, mas estas amostras revelam a presença de materiais oxidados a níveis muito mais profundos do que o antecipado. Esta descoberta põe em causa certas hipóteses relativas à origem das kimberlitos, estas rochas vulcânicas que transportam os diamantes para a superfície.
As inclusões ricas em níquel poderiam também explicar um fenómeno enigmático observado em certos diamantes: a presença ocasional de átomos de níquel substituindo átomos de carbono na estrutura cristalina. Maya Kopylova, professora na Universidade da Colúmbia Britânica, salienta que esta substituição parecia improvável dada a diferença de massa entre estes elementos. O novo estudo sugere que esta particularidade poderia ser a assinatura de uma formação a grande profundidade, abrindo assim novas perspetivas de pesquisa.
A formação dos diamantes no manto terrestre
Os diamantes formam-se em condições extremas de temperatura e pressão, tipicamente entre 150 e 200 quilómetros de profundidade no manto terrestre. Ao contrário do que se poderia imaginar, eles não provêm do carvão mas de carbono puro submetido a pressões colossais superiores a 50 000 vezes a pressão atmosférica normal.
O processo de cristalização pode levar milhões de anos e ocorre geralmente em zonas estáveis do manto onde as condições permanecem constantes durante longos períodos. Os diamantes formam-se quer por precipitação a partir de fluidos ricos em carbono, quer por transformação direta da grafite sob o efeito da pressão.
O que torna os diamantes tão preciosos para os geólogos é a sua capacidade de aprisionar minerais circundantes durante a sua formação. Estas inclusões preservam amostras intactas do manto profundo, oferecendo aos cientistas testemunhos diretos de condições de outro modo inacessíveis.
Os diamantes sobem depois para a superfície graças a erupções vulcânicas rápidas chamadas erupções kimberlíticas, que podem transportá-los de várias centenas de quilómetros de profundidade em apenas alguns dias.