Een QUT-geoloog heeft miljarden jaren geleden een nieuwe theorie gepubliceerd over de thermische evolutie van de aarde die verklaart waarom diamanten zijn gevormd als kostbare edelstenen in plaats van alleen maar brokken gewoon grafiet.

In de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Chemische geologie , de onderzoekers keken naar de magnesiumoxideniveaus in duizenden vulkanische rotsen, daterend van minstens 2,5 miljard jaar oud, die van over de hele wereld waren verzameld.

Professor Balz Kamber, van de aarde van QUT, School voor milieu- en biologische wetenschappen, co-auteur van de studie met professor Emma Tomlinson, van de afdeling Geologie aan het Trinity College Dublin. Het onderzoek daagt een gemeenschappelijke theorie over de evolutie van de aarde uit en biedt een verklaring waarom de aardmantel koel genoeg was om diamanten te produceren in het Archaïsche tijdperk tussen 4 miljard en 2,5 miljard jaar geleden.

Professor Kamber zei dat de analyse van de magnesiumoxideniveaus in gesteentemonsters uit het Archaïsche tijdperk in tegenspraak is met de conventionele overtuiging dat de aardmantel veel heter was dan tegenwoordig.

"We weten zeker dat de aarde toen veel meer warmte produceerde - drie tot tweeënhalf keer, ' zei professor Kamber.

De heersende theorie onder petroleumlogen die de oorsprong bestuderen, structuur en samenstelling van rotsen, is dat de hele aardmantel tot 2,5 miljard jaar geleden aanzienlijk heter was.

Maar de analyse van professor Kamber is dat de heersende theorie maar half klopt. Hij zei dat terwijl de onderste mantel aanzienlijk heter was, de bovenmantel, die het gebied tot 670 km2 beslaat, was niet heter dan tegenwoordig.

"Het is de bovenmantel die ertoe doet, omdat de vulkanische rotsen die we waarnemen, ze komen van de bovenmantel, ' zei professor Kamber.

Om de theorie uit te leggen, Professor Kamber gebruikt de analogie van iemand die in de winter zijn slaapkamer probeert te verwarmen door de verwarming hoger te zetten maar de ramen niet sluit.

"Je kunt zoveel warmte produceren als je wilt, maar het wordt niet warmer, " hij zei.

"Dus waar we eigenlijk in geïnteresseerd zijn, is niet hoeveel warmte we produceren, maar hoe warm was het in het binnenste van de aarde.

"De veronderstelling was:meer warmte, daarom was het warmer. Maar wat we laten zien is:meer warmte, maar niet heter.

"De aarde produceerde meer warmte, maar raakte die ook kwijt, het openen van meer ramen om zo te zeggen."

De theorie komt van het bewijs dat is opgeslagen in de oude rotsen op hun niveau van magnesiumoxide. Professor Kamber zei dat de magnesiumoxideniveaus in de overgrote meerderheid van gesteentemonsters vanaf die datum vergelijkbaar zijn met moderne lava's, wat aangaf dat de temperaturen vergelijkbaar waren.

"Experimentalisten kunnen de omstandigheden nabootsen die leiden tot het smelten van de mantel, ' zei professor Kamber.

"En deze experimenten informeren ons zonder enige twijfel dat hoe heter de mantel waarbij het smelt, hoe meer magnesium in de smelt.

"Onze veronderstelling was dat we meer magnesium zouden vinden in de oudere gesteenten in vergelijking met vandaag.

"Er zijn gesteenten die meer magnesium bevatten, maar die komen niet uit de bovenmantel."

De koele bovenmanteltheorie helpt de vorming van diamanten te verklaren, waarvan de meeste in deze periode werden gevormd en in brokken grafiet zouden zijn veranderd als de bovenmantel te heet was.

Het artikel van professor Kamber waarin wordt geschetst hoe het bewijs dat de bovenmantel relatief koel was, is sindsdien ondersteund door een onderzoek dat een paar dagen later bij toeval in het tijdschrift AGU100 werd gepubliceerd door een team van Duitse, Amerikaanse en Britse geologen die een soortgelijke theorie naar voren brachten.

Het inzicht dat de bovenmantel 2,5 miljard jaar geleden een stuk koeler was dan eerder werd gedacht, beantwoordt ook aan een ander al lang bestaand geschilpunt dat geologen heeft verdeeld over de beweging van tektonische platen.

Als de bovenmantel 2,5 miljoen jaar geleden veel heter was geweest, dan zouden de oceanische platen dikker zijn geweest en moeilijk onder elkaar kunnen bewegen.

Het nieuwe bewijs van een koelere bovenmantel, die hete rotsen van de onderste mantel naar boven naar de oppervlakte zouden hebben gekarnd om de warmte af te geven, legt uit hoe de platen die erop rijden snel zouden zijn bewogen en met elkaar in botsing zouden zijn gekomen.

Professor Kamber zei dat het begrijpen van de thermische evolutie van de aarde van cruciaal belang is om de vele aspecten van onze planeet te begrijpen, zoals de evolutie van de atmosfeer, het ontstaan ​​van grond, en de evolutie van het leven.

"Een geoloog beschouwt de huidige staat als de geaccumuleerde geschiedenis van meer dan 4 miljard jaar, ' zei professor Kamber.

"We kunnen het heden niet volledig begrijpen als we deze reis niet begrijpen."