Углеродный цикл захватывает глубины земных недр

Углеродный цикл, от которого зависит жизнь большинства организмов, уходит под землю гораздо глубже, чем считалось ранее. К этому выводу ученые пришли, изучая химический состав бразильских алмазов. Это исследование демонстрирует углеродный цикл Земли в масштабах всей планеты и объединяет химические и биологические процессы, которые происходят на поверхности и в глубинах земных недр. Данная работа дает более широкое представление о планете Земля как о комплексной, динамической системе.

Алмазы перед огранкой проверяются на предмет посторонних включений – так ювелирная промышленность помогает науке

Углеродный цикл – это движение углерода в атмосфере, океане и земной коре. Предыдущие наблюдения привели ученых к выводу, что углеродный цикл распространяется до верхней мантии, которая находится на глубине примерно 400 км. В этом регионе плиты океанской коры несут богатые углеродом слои под другие тектонические плиты и смешивают их с расплавленной породой мантии. Сейсмические и геохимические исследования показывали, что океаническая кора может опуститься вплоть до нижней мантии, на глубину более 660 км. Однако найти образцы этой породы очень нелегко.

Ученым из Университета Бристоля и их коллегам из Бразилии и США удалось изучить множество «сверхглубоких» алмазов из кимберлитовых полей Juina в Бразилии. Большинство алмазов на поверхности Земли первоначально возникли на глубине менее 200 км. Однако в некоторых регионах можно найти алмазы с крошечными включениями других материалов, что указывает на их происхождение с глубин гораздо больших. Ученые изучили алмазы Juina-5 и нашли включения веществ, образовавшихся в базальтовых расплавах и кристаллизовавшихся при экстремально высоких давлениях и температурах в нижней мантии.

Если эта гипотеза верна, то углерод, из которого формируются алмазы, возможно, первоначально путешествовал вверх на сотни километров через верхнюю мантию планеты и залегал в океанской коре на дне океана. Относительное обилие легких изотопов углерода в алмазах Juina-5 подтверждает эту идею, так как эти легкие формы углерода находятся в основном на поверхности.