Analyses tonen aan dat gassen die worden aangetroffen in microscopisch kleine insluitsels in diamanten afkomstig zijn uit een stabiel ondergronds reservoir dat minstens zo oud is als de maan, meer dan 410 km onder zeeniveau verborgen in de aardmantel.

Wetenschappers vermoeden al lang dat een deel van de aardmantel, ergens tussen de korst en de kern, bevat een enorm reservoir van gesteente, relatief ongestoord sinds de vorming van de planeet. Tot nu, er is geen hard bewijs of en waar het bestaat. Nu heeft een internationale groep wetenschappers heliumisotopen gemeten in superdiepe diamanten die naar de oppervlakte zijn gebracht door gewelddadige vulkaanuitbarstingen, om de voetafdrukken van dit oude reservoir te detecteren. Dit werk zal op vrijdag 23 augustus voor het eerst aan wetenschappers worden gepresenteerd tijdens de Goldschmidt-conferentie in Barcelona, na publicatie vandaag (15 augustus) in het tijdschrift Wetenschap .

Na de vorming van de aarde, gewelddadige geologische activiteit en buitenaardse inslagen verstoorden de jonge planeet, wat betekent dat er bijna niets van de oorspronkelijke structuur van de aarde overblijft. Toen merkten geochemici in de jaren 80 op dat in sommige basaltlava's van bepaalde locaties de verhouding van de isotoop helium 3 tot helium 4 hoger was dan verwacht, weerspiegelt de isotopenverhouding die wordt aangetroffen in extreem oude meteorieten die op aarde waren gevallen. Dit geeft aan dat de lava het materiaal uit een soort reservoir diep in de aarde had vervoerd, met een samenstelling die de afgelopen 4 miljard jaar niet significant is veranderd. "Dit patroon is waargenomen in "Ocean Island Basalts, " wat lava's zijn die van diep in de aarde naar de oppervlakte komen, en vormen eilanden zoals Hawaï en IJsland", zei onderzoeksleider Dr. Suzette Timmerman, van de Australische Nationale Universiteit. "Het probleem is dat hoewel deze basalt naar de oppervlakte wordt gebracht, we zien slechts een glimp van hun geschiedenis. We weten niet veel over de mantel waar hun smelten vandaan kwamen."

Om dit probleem aan te pakken, Het team van Timmerman keek naar de isotopenverhoudingen van helium in superdiepe diamanten. De meeste diamanten worden gevormd tussen 150 en 230 km onder de aardkorst, voordat ze door smelten naar de oppervlakte worden gedragen. Heel af en toe worden enkele 'superdiepe' diamanten (gemaakt tussen 230 en 800 km onder het aardoppervlak) naar de oppervlakte gebracht. Deze superdiepe diamanten zijn herkenbaar anders dan normale diamanten.

Suzette Timmerman zei:"Diamanten zijn het moeilijkst, meest onverwoestbare natuurlijke substantie die we kennen, dus vormen ze een perfecte tijdcapsule die ons een venster geeft naar de diepe aarde. We hebben heliumgas kunnen winnen uit drieëntwintig superdiepe diamanten uit het Juina-gebied in Brazilië. Deze toonden de karakteristieke isotopensamenstelling die we zouden verwachten van een zeer oud reservoir, bevestigen dat de gassen overblijfselen zijn van een tijd op of zelfs voordat de maan en de aarde met elkaar in botsing kwamen. Uit de geochemie van de diamanten, we weten dat ze gevormd zijn in een gebied dat de 'overgangszone' wordt genoemd, " wat zich tussen 410 en 660 km onder het aardoppervlak bevindt. Dit betekent dat dit onzichtbare reservoir, overgebleven van het begin van de aarde, moet zich in dit gebied of eronder bevinden.

"Er blijven vragen over de vorm van dit reservoir; is het een groot enkel reservoir, of zijn er meerdere kleinere oude reservoirs? Waar is het reservoir precies? Wat is de volledige chemische samenstelling van dit reservoir? Maar met dit werk we beginnen ons thuis te voelen in wat waarschijnlijk het oudste nog relatief ongestoorde materiaal op aarde is, " ze zegt.

commentaar, Professor Matthew Jackson (Universiteit van Californië, Santa Barbara) zei:"Er is veel werk verzet om de locatie van oerreservoirs in de diepe aarde te identificeren. Dit is dus een interessant resultaat, met veel potentieel om "in kaart te brengen" waar verheven 3He/4He-domeinen zich in het diepe binnenste van de aarde bevinden. Helium kan snel diffunderen onder mantelomstandigheden, dus het zal belangrijk zijn om te evalueren of de oude heliumsignatuur composities weerspiegelt die gevangen zijn op diepten van diamantvorming, of de samenstelling van de gastheerlava die naar diamanten naar de oppervlakte werd getransporteerd. Dit werk is een belangrijke stap op weg naar het begrijpen van deze reservoirs, en wijst de weg naar verder onderzoek."