Un quadrilione di tonnellate di diamanti nelle viscere della Terra

Un recente studio del MIT e della National Science Foundation(1) e di altre università ha rivelato che tra l'1% e il 2% delle rocce interne più antiche del pianeta sarebbe composte anche da diamanti.

Il team di ricerca è anche composto da scienziati: dell'Università della California a Santa Barbara, dell'Istituto di fisica del globo di Parigi, dell'Università della California a Berkeley, dell'Ecole Polytechnique a PALAISEAU Cedex, del Carnegie Institution di Washington, dell'Università di Harvard, dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina, dell'Università di Bayreuth a Bayreuth, dell'Università di Melbourne e dell'University College di Londra.

Gli scienziati sostengono che potrebbero esserci più di un quadrilione di tonnellate di diamanti nascosti all'interno della Terra. Ma è improbabile che i nuovi risultati scatenino una corsa al diamante. I preziosi minerali sarebbero sepolti a più di 100 miglia sotto la superficie, una profondità impossibile da raggiungere. I dati rivelano che le radici cratoniche possono contenere da 1 al 2% di diamante. Considerando il volume totale delle radici cratoniche nella Terra, la squadra di ricercatori calcola che circa un quadrilione di tonnellate di diamanti sono sparsi all'interno di queste antiche rocce, situate a una profondità compresa da 90 a 150 miglia.

Un suono anomalo

Ulrich Faul,(2) (3) ricercatore presso il Dipartimento di Scienze della Terra, Atmosferiche e Planetarie del MIT, e i suoi colleghi sono giunti alla loro conclusione dopo aver sconcertato un'anomalia nei dati sismici. Negli ultimi decenni, agenzie come la United States Geological Survey hanno tenuto registrazioni globali di attività sismica - essenzialmente, onde sonore che viaggiano attraverso la Terra provocate da terremoti, tsunami, esplosioni e altre fonti di scuotimento del terreno. I ricevitori sismici di tutto il mondo raccolgono onde sonore da tali sorgenti, a varie velocità e intensità, che i sismologi possono utilizzare per determinare dove, ad esempio, è nato un terremoto.

Gli scienziati possono anche usare questi dati sismici per costruire un'immagine di come potrebbe apparire l'interno della Terra. Le onde sonore si muovono a varie velocità attraverso la Terra, a seconda della temperatura, della densità e della composizione delle rocce attraverso cui viaggiano. Gli scienziati hanno usato questa relazione tra velocità sismica e composizione rocciosa per stimare i tipi di rocce che costituiscono la crosta terrestre e le parti del mantello superiore, noto anche come litosfera.

Tuttavia, utilizzando i dati sismici per mappare l'interno della Terra, gli scienziati non sono stati in grado di spiegare una curiosa anomalia: le onde sonore tendono ad accelerare significativamente quando attraversano le radici di antichi crateri. I cratoni sono noti per essere più freddi e meno densi del mantello circostante, che a loro volta producono onde sonore leggermente più veloci, ma non così veloci come è stato misurato. “Le velocità misurate sono più elevate di quanto pensiamo di poter riprodurre con supposizioni ragionevoli su ciò che è presente”, dice Faul. “Allora dobbiamo dire, 'C'è un problema'. È così che è iniziato questo progetto.”

Diamanti nel profondo

Il team ha cercato di identificare la composizione delle radici cratoniche che potrebbero spiegare i picchi della velocità sismica. Per fare ciò, i sismologi del team hanno utilizzato per primi dati sismici provenienti dall'USGS e da altre fonti per generare un modello tridimensionale delle velocità delle onde sismiche che viaggiano attraverso i principali crateri della Terra.

Successivamente, Faul e altri componenti del team, che in passato hanno misurato la velocità del suono attraverso molti diversi tipi di minerali in laboratorio, hanno usato questa conoscenza per assemblare rocce virtuali, composte da varie combinazioni di minerali. Poi il team ha calcolato la velocità con cui le onde sonore viaggerebbero attraverso ogni roccia virtuale, e ha trovato solo un tipo di roccia che produceva le stesse velocità di quello misurato dai sismologi: uno che contiene da 1 a 2% di diamante, oltre alla peridotite (la roccia predominante tipo del mantello superiore della Terra) e quantità minori di eclogite (che rappresentano la crosta oceanica subdotta). Questo scenario rappresenta almeno 1.000 volte più diamante, in relazione ai calcoli precedenti.

“Il diamante in molti modi è speciale”, dice Faul. “Una delle sue proprietà speciali è che la velocità del suono nel diamante è più del doppio rispetto al minerale dominante nelle rocce del mantello superiore, l'olivina.”

I ricercatori hanno scoperto che una composizione rocciosa dell'1-2 percento di diamanti sarebbe bastata a produrre le più elevate velocità sonore misurate dai sismologi. Questa piccola frazione di diamante non cambierebbe anche la densità complessiva di un cratone, che è naturalmente meno denso del mantello circostante.

“Sono come pezzi di legno che galleggiano sull'acqua”, dice Faul. “I cratoni sono un po' meno densi di quelli che li circondano, quindi non vengono nuovamente sottoposti alla subduzione sulla Terra, ma rimangono galleggianti sulla superficie. Questo è il modo in cui preservano le rocce più antiche. Così abbiamo scoperto che hai bisogno solo dell'1-2 percento di diamanti perché i cratoni siano stabili e non affondino.”

In un certo senso, Faul dice che le radici cratoniche fatte in parte con il diamante hanno un senso. I diamanti sono forgiati nell'ambiente ad alta pressione e ad alta temperatura della Terra profonda e lo rendono vicino alla superficie solo attraverso eruzioni vulcaniche che avvengono ogni poche decine di milioni di anni. Queste eruzioni ritagliano “tubi” geologici fatti di un tipo di roccia chiamata kimberlite (dal nome della città di Kimberley, in Sudafrica, dove sono stati trovati i primi diamanti in questo tipo di roccia). Il diamante, insieme al magma proveniente dalla profondità della Terra, può fuoriuscire attraverso i tubi di kimberlite, sulla superficie della Terra. Per la maggior parte, i tubi di kimberlite sono stati trovati ai margini delle radici cratoniche, come in alcune parti del Canada, Siberia, Australia e Sud Africa. Avrebbe senso, quindi, che le radici cratoniche dovessero contenere un diamante nel loro trucco.

Faul sostiene: “È una prova circostanziale, ma abbiamo messo tutto insieme. Abbiamo esaminato tutte le diverse possibilità, da ogni angolazione, e questa è l'unica che rimane come spiegazione ragionevole.”

Questa ricerca è stata sostenuta, in parte, dalla National Science Foundation.(4)

Riferimenti:

(1) Sound waves reveal diamond cache deep in Earth’s interior

(2) Ulrich Faul - MIT

(3) Ulrich Faul - EAPS

(4) National Science Foundation

Scientists Find 'Quadrillions' of Tons of Diamonds Beneath Earth's Surface

Sound waves reveal diamond cache deep in Earth's interior

Foto di pixabay.com