Un nuevo estudio halla que los diamantes más grandes y valiosos del mundo pueden nacer en bolsas de metal líquido ubicadas en las profundidades de la Tierra.
Este descubrimiento sugiere que las bolsas de metal líquido salpicadas a lo largo de la capa de manto de la Tierra, entre la corteza y el núcleo del planeta, pueden desempeñar un papel clave en la forma en que el carbono y otros elementos clave para el ciclo de vida entre el interior de la Tierra y la superficie del planeta, dijeron los investigadores.
En general, los diamantes se forman en lo profundo de la roca caliente del manto de la Tierra, subiendo a la superficie con erupciones volcánicas. El diamante con calidad de gema más grande encontrado hasta la fecha es el diamante Cullinan, que se desenterró en Sudáfrica en 1905. El diamante de 3,106.75 quilates, que luego se cortó en varias piezas pulidas, originalmente pesaba 1.37 libras. (621,35 gramos) y tenía aproximadamente 3,86 pulgadas (9,8 centímetros) de largo.
Investigaciones anteriores descubrieron que los diamantes con calidad de gema más grandes del mundo se destacan de las joyas más pequeñas, no solo en tamaño, sino también en composición y estructura.
"Tienen muy pocas inclusiones atrapadas en su interior, es decir, material que no es diamante", dijo el autor principal del estudio, Evan Smith, geólogo del Instituto Gemológico de América en Nueva York. "También son relativamente puros, lo que significa que la mayoría de estos diamantes están hechos solo de átomos de carbono, a diferencia de muchos otros diamantes, que contienen átomos de nitrógeno aquí y allá en sustitución de sus átomos de carbono".
Además, cuando los diamantes más grandes están en su estado áspero y sin pulir, "tienen una forma irregular, como una piruleta que ha estado en la boca de alguien por un tiempo, en lugar de los bonitos cristales simétricos en los que uno piensa a menudo con diamantes". Smith le dijo a Live Science.
Estas diferencias llevaron a los científicos a especular que los diamantes grandes podrían formarse de manera diferente a los diamantes más pequeños y comunes. Sin embargo, los diamantes con calidad de gema más grandes del mundo "valen tanto dinero que es muy difícil acceder a ellos para la investigación", dijo Smith. Esto ha obstaculizado los estudios que podrían resolver el misterio de los orígenes de estas grandes gemas, explicó.
Ahora, Smith y sus colegas han analizado 42 especímenes terminados de tales joyas que se prestaron a los investigadores durante algunas horas a la vez. Además, los científicos examinaron dos muestras inacabadas y nueve llamadas "recortes", las piezas sobrantes después de cortar y pulir las facetas de una joya para obtener el máximo brillo.
Los investigadores detectaron pequeños granos metálicos atrapados dentro de estas muestras. Las inclusiones consistieron en mezclas solidificadas de hierro, níquel, carbono y azufre, una combinación nunca vista en diamantes comunes, dijo el coautor del estudio Steven Shirey, geoquímico de la Carnegie Institution for Science en Washington, DC. Los científicos también detectaron rastros de metano. e hidrógeno en los espacios delgados entre estas inclusiones y el diamante envolvente.
Los granos metálicos son evidencia de que los diamantes masivos probablemente tengan orígenes inusuales, dijeron los investigadores. La química de estas inclusiones metálicas sugiere que los diamantes grandes cristalizan en bolsas de líquido metálico. En contraste, es probable que otros diamantes crezcan a partir de una sopa química cargada de carbono, oxígeno e hidrógeno, dijo Smith.
Varias de las muestras que los investigadores examinaron también contenían inclusiones minerales que contienen silicio que se forman a las altas presiones encontradas a profundidades extremas, dijeron los científicos. Los investigadores estimaron que los diamantes grandes son gemas "muy profundas" que probablemente se forman a profundidades de aproximadamente 254 a 410 millas (410 a 660 kilómetros). En comparación, investigaciones anteriores sugirieron que la mayoría de los otros diamantes de gemas se forman a profundidades de solo 93 a 124 millas (150 a 200 km).
Estos hallazgos proporcionan evidencia directa de reacciones químicas teóricamente predichas desde hace mucho tiempo en el manto de la Tierra que crean bolsas de aleación metálica de hierro y níquel, dijo Smith. La mayor parte del hierro y el níquel en el manto de la Tierra, en contraste, generalmente están unidos al oxígeno u otro químico, explicó.
Aunque los diamantes grandes y los diamantes más comunes a veces se encuentran juntos, eso no significa que se formaron juntos, dijo Shirey a Live Science. En cambio, el mismo magma que fluye hacia arriba para traer diamantes grandes a la superficie también puede arrastrar diamantes más pequeños que se formaron a profundidades más bajas, dijo.
Estos hallazgos no deben tomarse para sugerir que "hay un océano de metal líquido en el manto de la Tierra", dijo Smith. El metal líquido probablemente solo viene en los bolsillos "limitados a tal vez del tamaño de un puño, si tuviera que adivinar, que están salpicados por todo el manto", agregó.
"No hay mucho de este hierro metálico, solo alrededor del 1 por ciento del manto", dijo Smith. "Aún así, cambia la forma en que tenemos que pensar sobre la Tierra más profunda, porque elementos como el carbono se disuelven bien en hierro metálico. Esto significa que la presencia de este metal puede afectar el ciclo de carbono, nitrógeno e hidrógeno desde la Tierra profunda a la superficie , desde el manto de la Tierra hasta donde vivimos ".
La investigación futura podría investigar qué otros elementos hay en estos diamantes grandes o sus recortes, y qué isótopos están incluidos, dijo Smith.
"Eso podría ayudar a arrojar luz sobre el origen de este metal. De dónde viene, cómo se forma, qué vida tiene, en qué procesos participa", dijo.
Los científicos detallaron sus hallazgos en línea hoy (15 de diciembre) en la revista Science.
