Os diamantes são às vezes descritos como mensageiros das profundezas da terra; os cientistas os estudam de perto em busca de insights sobre as profundezas, de outra forma inacessíveis, de onde eles vêm. Mas as mensagens costumam ser difíceis de ler. Agora, uma equipe descobriu uma maneira de resolver dois enigmas de longa data:a idade dos diamantes individuais com fluido, e a química de seu material original. A pesquisa permitiu-lhes esboçar eventos geológicos que remontam a mais de um bilhão de anos - um avanço potencial não apenas no estudo de diamantes, mas de evolução planetária.

Os diamantes com qualidade de gema são estruturas quase puras de carbono. Essa pureza elementar lhes dá seu brilho; mas também significa que trazem muito poucas informações sobre suas idades e origens. Contudo, alguns espécimes de grau inferior abrigam imperfeições na forma de pequenos bolsões de líquido - remanescentes dos fluidos mais complexos dos quais os cristais evoluíram. Ao analisar esses fluidos, os cientistas do novo estudo calcularam os momentos em que diferentes diamantes se formaram, e as mudanças nas condições químicas ao seu redor.

"Ele abre uma janela - bem, Digamos, até mesmo uma porta - para algumas das questões realmente grandes "sobre a evolução das profundezas da Terra e dos continentes, disse o autor principal Yaakov Weiss, um cientista adjunto do Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade de Columbia, onde as análises foram feitas, e palestrante sênior da Universidade Hebraica de Jerusalém. "Esta é a primeira vez que podemos obter idades confiáveis ​​para esses fluidos." O estudo foi publicado esta semana na revista. Nature Communications .

Acredita-se que a maioria dos diamantes formem cerca de 150 a 200 quilômetros abaixo da superfície, em massas de rocha relativamente frias sob os continentes. O processo pode remontar a 3,5 bilhões de anos, e provavelmente continua até hoje. Ocasionalmente, eles são carregados para cima por poderosos, erupções vulcânicas profundas chamadas kimberlitos. (Não espere ver um explodir hoje; os depósitos de kimberlito conhecidos mais novos têm dezenas de milhões de anos.)

Muito do que sabemos sobre diamantes vem de experimentos de laboratório, e estudos de outros minerais e rochas que compõem os diamantes, ou às vezes até mesmo encerrados dentro deles. Os 10 diamantes que a equipe estudou vieram de minas fundadas pela empresa De Beers em e ao redor de Kimberley, África do Sul. "Gostamos daqueles que ninguém mais quer, "disse Weiss - fibroso, espécimes de aparência suja contendo impurezas sólidas ou líquidas que os desqualificam como joias, mas carregam informações químicas potencialmente valiosas. Até agora, a maioria dos pesquisadores tem se concentrado em inclusões sólidas, como pedacinhos de granada, para determinar a idade dos diamantes. Mas as idades que as inclusões sólidas indicam podem ser discutíveis, porque as inclusões podem ou não ter se formado ao mesmo tempo que o próprio diamante. Fluidos encapsulados, por outro lado, são reais, a matéria a partir da qual o próprio diamante se formou.

O que Weiss e seus colegas fizeram foi encontrar uma maneira de datar os fluidos. Eles fizeram isso medindo vestígios de tório e urânio radioativos, e suas razões para hélio-4, um isótopo raro que resulta de sua decadência. Os cientistas também descobriram a taxa máxima na qual as pequenas e ágeis moléculas de hélio podem vazar do diamante - sem os quais dados, conclusões sobre idades baseadas na abundância do isótopo podem ser jogadas longe. (Acontece que, diamantes são muito bons em conter hélio.)

A equipe identificou três períodos distintos de formação de diamante. Tudo isso aconteceu dentro de massas rochosas separadas que eventualmente se fundiram na África atual. O mais antigo ocorreu entre 2,6 bilhões e 700 milhões de anos atrás. As inclusões de fluidos daquela época mostram uma composição distinta, extremamente rico em minerais carbonáticos. O período também coincidiu com a formação de grandes cadeias de montanhas na superfície, aparentemente das colisões e esmagamento das rochas. Essas colisões podem ter algo a ver com a produção de fluidos ricos em carbonato abaixo, embora exatamente como seja vago, dizem os pesquisadores.

A próxima fase de formação de diamante durou um período de tempo possível de 550 milhões a 300 milhões de anos atrás, enquanto o continente proto-africano continuava a se reorganizar. Neste momento, as inclusões líquidas mostram, os fluidos eram ricos em minerais de sílica, indicando uma mudança nas condições subterrâneas. O período também coincidiu com outro grande episódio de construção de montanhas.

A fase mais recente conhecida ocorreu entre 130 milhões e 85 milhões de anos atrás. Novamente, a composição do fluido mudou:Agora, era rico em compostos salinos contendo sódio e potássio. Isso sugere que o carbono a partir do qual esses diamantes se formaram não veio diretamente das profundezas da terra, mas sim de um fundo do oceano que foi arrastado sob uma massa continental por subducção. Esta ideia, que o carbono de alguns diamantes pode ser reciclado da superfície, já foi considerado improvável, mas pesquisas recentes de Weiss e outros aumentaram sua aceitação.

Um achado intrigante:pelo menos um fluido de diamante encapsulado das eras mais antigas e mais novas. O mostra que novas camadas podem ser adicionadas a cristais antigos, permitindo que diamantes individuais evoluam ao longo de vastos períodos de tempo.

Foi no final deste período mais recente, quando a África havia em grande parte assumido sua forma atual, que uma grande explosão de erupções de kimberlito carregou todos os diamantes que a equipe estudou para a superfície. Os restos solidificados dessas erupções foram descobertos na década de 1870, e se tornaram as famosas minas De Beers. Exatamente o que os fez explodir ainda faz parte do quebra-cabeça.

As minúsculas gotículas revestidas de diamante fornecem uma maneira rara de vincular eventos que ocorreram há muito tempo na superfície com o que estava acontecendo ao mesmo tempo lá embaixo, dizem os cientistas. "O que é fascinante é, você pode restringir todos esses episódios diferentes dos fluidos, "disse Cornelia Class, um geoquímico em Lamont-Doherty e co-autor do artigo. "A África do Sul é um dos lugares mais bem estudados do mundo, mas muito raramente fomos capazes de ver além das indicações indiretas do que aconteceu lá no passado. "

Quando questionado se as descobertas poderiam ajudar os geólogos a encontrar novos depósitos de diamantes, Weiss apenas riu. "Provavelmente não, "disse ele. Mas, ele disse, o método poderia ser aplicado a outras áreas produtoras de diamantes do mundo, incluindo Austrália, Brasil, e norte do Canadá e Rússia, para desenredar as histórias profundas dessas regiões, e desenvolver novos insights sobre como os continentes evoluem.

"Estas são questões realmente importantes, e as pessoas vão demorar muito para chegar até eles, "disse ele." Vou para a pensão, e ainda não terminei aquela caminhada. Mas pelo menos isso nos dá algumas novas idéias sobre como descobrir como as coisas funcionam. "

Esta história foi republicada por cortesia do Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.