Een unieke studie van oude diamanten heeft aangetoond dat de chemische basissamenstelling van de atmosfeer van de aarde, die haar geschikt maakt voor de explosie van diversiteit van het leven, minstens 2,7 miljard jaar geleden werd vastgelegd. Vluchtige gassen geconserveerd in diamanten gevonden in oude rotsen waren aanwezig in vergelijkbare verhoudingen als die in de huidige mantel, wat op zijn beurt aangeeft dat er de afgelopen paar miljard jaar geen fundamentele verandering is opgetreden in de verhoudingen van vluchtige stoffen in de atmosfeer. Dit toont aan dat een van de basisvoorwaarden die nodig zijn om in leven te blijven, de aanwezigheid van levengevende elementen in voldoende hoeveelheid, verscheen kort nadat de aarde was gevormd, en is sindsdien redelijk constant gebleven.

Presentatie van het werk op de Goldschmidt Geochemistry-conferentie, hoofdonderzoeker Dr. Michael Broadly zei:"Het aandeel en de samenstelling van vluchtige stoffen in de atmosfeer weerspiegelt die in de mantel, en we hebben geen bewijs van een significante verandering sinds deze diamanten 2,7 miljard jaar geleden werden gevormd."

vluchtige stoffen, zoals waterstof, stikstof, neon, en koolstofhoudende soorten zijn lichte chemische elementen en verbindingen, die gemakkelijk kan worden verdampt door hitte, of drukveranderingen. Ze zijn nodig voor het leven, vooral koolstof en stikstof. Niet alle planeten zijn rijk aan vluchtige stoffen; De aarde is vluchtig rijk, net als Venus, maar Mars en de maan verloren de meeste van hun vluchtige stoffen in de ruimte. Over het algemeen, een planeet die rijk is aan vluchtige stoffen heeft een betere kans om in leven te blijven, daarom is een groot deel van de zoektocht naar leven op planeten rond verre sterren (exoplaneten) gericht op het zoeken naar vluchtige stoffen.

Op aarde, vluchtige stoffen borrelen meestal op vanuit de binnenkant van de planeet, en worden naar de oppervlakte gebracht door bijvoorbeeld vulkaanuitbarstingen. Weten wanneer de vluchtige stoffen in de atmosfeer van de aarde zijn aangekomen, is essentieel om te begrijpen wanneer de omstandigheden op aarde geschikt waren voor het ontstaan ​​en de ontwikkeling van leven. maar tot nu toe was er in het diepe verleden geen manier om deze omstandigheden te begrijpen.

Nu hebben Franse en Canadese onderzoekers oude diamanten als tijdcapsule gebruikt, om de omstandigheden diep in de aardmantel in het verre verleden te onderzoeken. Studies van de gassen die in deze diamanten vastzitten, tonen aan dat de vluchtige samenstelling van de mantel de afgelopen 2,7 miljard jaar weinig is veranderd.

Hoofd onderzoeker, Michael Broadley (Universiteit van Lotharingen, Frankrijk) zei:"Het bestuderen van de samenstelling van de moderne aardmantel is relatief eenvoudig. Gemiddeld begint de mantellaag ongeveer 30 km onder het aardoppervlak, en dus kunnen we monsters verzamelen die door vulkanen zijn opgeworpen en de vloeistoffen en gassen bestuderen die erin vastzitten. Echter, het constante karnen van de aardkorst via platentektoniek betekent dat oudere monsters grotendeels zijn vernietigd. diamanten echter, zijn relatief onverwoestbaar, het zijn ideale tijdcapsules."

We zijn erin geslaagd om diamanten te bestuderen die vastzaten in 2,7 miljard jaar oude goed bewaard gebleven rots uit Wawa, aan Lake Superior in Canada. Dit betekent dat de diamanten minstens zo oud zijn als de rotsen waarin ze worden gevonden - waarschijnlijk ouder. Het is moeilijk om diamanten te dateren, dus dit gaf ons een gelukkige kans om zeker te zijn van de minimumleeftijd. Deze diamanten zijn ongelooflijk zeldzaam, en zijn niet zoals de prachtige edelstenen waar we aan denken als we aan diamanten denken. We hebben ze verwarmd tot meer dan 2000 graden Celsius om ze om te zetten in grafiet, die vervolgens kleine hoeveelheden gas vrijgaven voor meting."

Het team heeft de isotopen van helium gemeten, Neon, en Argon, en ontdekten dat ze in vergelijkbare verhoudingen aanwezig waren als die tegenwoordig in de bovenmantel worden gevonden. Dit betekent dat er waarschijnlijk weinig verandering is geweest in het aandeel vluchtige stoffen in het algemeen, en dat de verdeling van essentiële vluchtige elementen tussen de mantel en de atmosfeer waarschijnlijk redelijk stabiel is gebleven gedurende het grootste deel van het leven op aarde. De mantel is het deel tussen de aardkorst en de kern, het omvat ongeveer 84% van het volume van de aarde.

Dr. Broadley zei:"Dit was een verrassend resultaat. Het betekent dat de vluchtig-rijke omgeving die we vandaag om ons heen zien geen recente ontwikkeling is, dus de juiste voorwaarden scheppen voor de ontwikkeling van het leven. Ons werk laat zien dat deze omstandigheden minstens 2,7 miljard jaar geleden aanwezig waren, maar de diamanten die we gebruiken kunnen veel ouder zijn, dus het is waarschijnlijk dat deze voorwaarden ruim voor onze drempel van 2,7 miljard jaar zijn gesteld."

Dr. Suzette Timmerman (Universiteit van Alberta, Canada), die niet bij het onderzoek betrokken was, zei, "Diamanten zijn unieke monsters, omdat ze composities vergrendelen tijdens hun vorming. De Wawa-vezeldiamanten waren met name een geweldige selectie om te bestuderen - ze zijn meer dan 2,7 miljard jaar oud - en ze bieden belangrijke aanwijzingen voor de vluchtige samenstelling in deze periode, de Neoarcheïsche periode. Het is interessant dat de bovenmantel al meer dan 2,7 miljard jaar geleden ontgast lijkt te zijn. Dit werk is een belangrijke stap op weg naar het begrijpen van de mantel (en atmosfeer) in de eerste helft van de geschiedenis van de aarde en leidt de weg naar verdere vragen en onderzoek."