世界最大の、最も価値のあるダイヤモンドは、地球の奥深くにある液体金属のポケットから生まれる可能性があると、新しい研究が発見しました。
この発見は、地球の地殻とコアの間の地球のマントル層全体に浸透している液体金属のポケットが、炭素と他の要素が地球の内部と惑星の表面の間のライフサイクルの鍵となる方法に重要な役割を果たす可能性があることを示唆していると研究者たちは述べています。
一般に、ダイヤモンドは地球のマントルの熱い岩の奥深くに形成され、火山の噴火で表面に上がります。現在までに発見された最高の宝石品質のダイヤモンドは、1905年に南アフリカで発掘されたカリナンダイヤモンドです。後にいくつかの磨かれたピースに切断された3,106.75カラットのダイヤモンドは、元は1.37ポンドでした。 （621.35グラム）、長さは約3.86インチ（9.8センチメートル）でした。
以前の研究では、世界最大の宝石品質のダイヤモンドが、サイズだけでなく、組成や構造においても、小さな宝石から際立っていることがわかりました。
「宝石の内部に閉じ込められた内包物はほとんどありません。つまり、ダイヤモンドではない材料です」と、ニューヨークのジェモロジカルインスティテュートオブアメリカの地質学者である研究主筆者のエバンスミスは述べています。 「また、それらは比較的純粋です。つまり、これらのダイヤモンドのほとんどは炭素原子だけで作られています。他の多くのダイヤモンドとは異なり、炭素原子の代わりに窒素原子が散在しています。」
さらに、最大のダイヤモンドが粗く、磨かれていない状態にある場合、「それらは、誰かがしばらく口に出したロリポップのように形が不規則であり、ダイヤモンドでよく考えられる素敵な対称的な結晶ではありません」スミスはライブサイエンスに語った。
これらの違いから、科学者たちは、大きなダイヤモンドは、より小さく、より一般的なダイヤモンドとは異なる方法で形成される可能性があると推測しました。しかし、世界最大の宝石品質のダイヤモンドは、「お金に見合うだけの価値があるため、研究のために入手するのが非常に難しい」とスミス氏は語った。これは、これらの大きな宝石の起源の謎を解決するかもしれない研究を妨げていると彼は説明した。
現在、スミスと彼の同僚は、一度に数時間ずつ研究者にそれぞれ貸与されたそのような宝石の42の完成した標本を分析しました。さらに、科学者たちは、2つの未完成のサンプルと9つのいわゆる「オフカット」を調べました。これらは、宝石のファセットをカットして磨き、輝きを最大にした後に残ったものです。
研究者たちは、これらのサンプルの中に閉じ込められた小さな金属粒子を検出しました。含有物は鉄、ニッケル、炭素、硫黄の固化した混合物で構成され、その組み合わせは一般的なダイヤモンドでは見られなかったと、ワシントンDCのカーネギー科学研究所の地球化学者であるスティーブン・シレイは述べた。そして、これらの介在物と包み込むダイヤモンドの間の薄い空間にある水素。
金属粒子は、大規模なダイヤモンドが異常な起源を持っている可能性が高いことの証拠である、と研究者たちは言った。これらの金属介在物の化学的性質は、大きなダイヤモンドが金属液体のポケットから結晶化することを示唆しています。対照的に、他のダイヤモンドは、炭素、酸素、水素を詰めたケミカルスープから成長する可能性が高いとスミス氏は語った。
研究者が調べたサンプルの多くは、極端な深さで発見された高圧で形成されるシリコン含有ミネラル包有物も持っていた、と科学者たちは言った。研究者は、大きなダイヤモンドは「超深い」宝石であり、約254〜410マイル（410〜660キロ）の深さで形成されると推定しています。対照的に、以前の研究では、他のほとんどの宝石ダイヤモンドは、わずか93〜124マイル（150〜200 km）の深度で形成されることが示唆されていました。
これらの発見は、地球のマントルで長く疑われ、理論的に予測された、金属鉄ニッケル合金のポケットを作成する化学反応の直接的な証拠を提供すると、スミス氏は述べた。対照的に、地球のマントルに含まれる鉄とニッケルのほとんどは、通常、酸素や他の化学物質に結合していると彼は説明した。
大きなダイヤモンドとより一般的なダイヤモンドが一緒に見つかることがありますが、それらが一緒に形成されたことを意味するのではない、とShireyはLive Scienceに語りました。代わりに、大きなダイヤモンドを表面に運ぶために上向きに流れる同じマグマも、浅い深さで形成された小さなダイヤモンドを引きずることができると彼は言った。
これらの発見は、「地球のマントルの奥に液体金属の海があること」を示唆していると解釈されるべきではない、とスミスは言った。液体金属はおそらくポケットにしか入っていないだろうと私は推測しているとすれば、おそらく拳のサイズに限定されており、マントル全体にちりばめられているという。
「この金属鉄は多くはない-マントルの約1パーセント程度」とスミス氏は語った。 「それでも、炭素などの元素は金属鉄によく溶けるため、より深い地球について考えなければならない方法が変わります。つまり、この金属の存在が、深い地球から地表への炭素、窒素、水素の循環に影響を与える可能性があります、地球のマントルから私たちが住んでいる場所まで」
スミス氏によると、今後の研究では、これらの大きなダイヤモンドやその端材に含まれる他の元素、および含まれる同位体を調査する可能性があるという。
「それはこの金属の起源に光を当てるのに役立つかもしれない。それはどこから来たのか、それはどのように形成されたのか、どんな寿命を持っているのか、どんなプロセスに参加しているのか」と彼は言った。
科学者たちは、本日（12月15日）、サイエンス誌にオンラインで調査結果を詳述した。
