지구의 숨겨진 바다

지구 표면 아래 깊은 바다가 숨어 있습니다. 우리가 아는 비밀의 세계입니다. 메신저 :다이아몬드.

우리가 매일보고 상호 작용하는 바위, 즉 산맥, 무너져가는 해안 절벽, 아마도 계곡 바닥을 선보이는 부드러운 퇴적물 및 토양은 지구의 모든 바위의 작은 부분에 불과합니다. 행성의 표면과 철이 풍부한 코어 사이에는 플라스틱처럼 흐르는 따뜻하고 두껍고 끈적 끈적한 암석 층입니다. 이곳은 다이아몬드가 자라는 곳으로 수백 킬로미터입니다. 보석이 형성 될 때, 그들은 깊은 맨틀 지질학의 순간을 얼리고, 표면에 도착하면 과학자들은 지구의 조건에 대해 더 많이 이해하기 위해 그들을 찌르고 자극 할 수 있습니다. 그 다이아몬드가 말하는 이야기에서, 맨틀은 매우 젖고, 지구의 모든 바다가 모은 것보다 물을 많이 포함 할 수 있습니다.

물은 지구를 다른 세계와 차별화시키는 주요 요인 중 하나이며 우주에서 가능한 생명을 사냥 할 때 주요 대상입니다. 이 다이아몬드는 지구와 다른 행성 몸의 형성에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니까?

다이아몬드는 지질 학자의 가장 친한 친구입니다

브리티시 컬럼비아 대학교 (University of British Columbia)의 지질 학자 인 Maya Kopylova 교수는 다이아몬드가 섬유질 눈송이 또는 층 옥시 드랄로 자랄 수 있다고 말했다. 섬유질 다이아몬드가 형성되면 긴 크리스탈 가닥이 주변 환경에 따라 잡히고 얽히고 근처의 유체의 작은 액 적을 구조로 짜냅니다. 맨틀의 막대한 압력과 고온은 이러한 유체를 액체와 가스 사이의 초 임계 팁 포인트로 밀어내어 근처의 암석과 가스를 녹일 수 있습니다. 이들 용해 된 물질을 형성 다이아몬드에 통합하여 완벽하고 작은 맨틀 샘플을 낼 수있다. 왕립 온타리오 박물관의 광물학 큐레이터 인 킴 타이트 (Kim Tait) 박사는“다이아몬드가 자라면서 주변의 재료를 덫에 걸릴 수있다. "이것은 지구 내에서 깊은 곳에서 형성된 일부 재료를 직접 볼 수있는 좋은 기회입니다."

이러한 포함은 미세한 사람 - 인간 머리의 직경의 일부이며 육안으로는 거의 보이지 않습니다. 이 어둡고 멍청하게 보이는 다이아몬드는 보석에 좋지 않지만 지질 학자에게는 지구 내부의 조건에 귀중한 창문이 있습니다. Tait은“완벽한 세상에서 우리는 핵심으로 드릴링하고 모든 재료의 샘플을 가져갈 것이지만 실제 생활에서는 불가능합니다. 대신, 과학자들은 자연 지질 활동에 의해 다이아몬드가 표면에 도착할 때까지 기다려야합니다.

그러나 다이아몬드의 표면으로의 여행은 간단하지 않습니다. 다이아몬드가 맨틀에서 천천히 수백만 년의 산악 형성에 걸쳐 나면 우리에게 도달하기 오래 전에 흑연으로 분해됩니다. Kopylova에 따르면, 손상되지 않은 다이아몬드는 크라톤 또는 킴벌 라이트 암석으로 만 표면으로 가져옵니다. 크라톤은 구조적 활동이 거의없는 대륙 판의 오래되고 안정적인 부분이며, 킴벌 라이트는 깊은 맨틀에서 표면으로 직접 마그마를 추출하는 도관 역할을하는 드문 유형의 화산 폭발입니다. "Kimberlite 파이프는 400km 깊이에서 며칠 내에 표면까지 촬영합니다!" Kopylova가 말합니다. 맨틀에서 표면으로 의이 급행 여행은 다이아몬드가 흑연으로 분해 될 기회가 없음을 의미합니다. 이런 이유로 세계에서 가장 중요한 다이아몬드 광산은 킴벌 라이트 파이프를 기반으로합니다.

다이아몬드의 극도의 경도와 짝을 이루는이 빠른 상승은 맨틀의 스 니펫을 표면까지 운반 할 수있는 이유이며, 깊은 지구를 연구하는 지질 학자에게 유용한 이유입니다. Kopylova는“다이아몬드는 단열 용기이며 다른 맨틀 미네랄에서 손실 될 내부 압력을 유지할 수 있습니다. “예를 들어 우리는 가넷을 볼 수 있지만 가넷은 결정 내부의 압력을 여전히 고압으로 유지하는 데 능숙하지 않습니다. 다이아몬드는 독특합니다.”

얼음, 얼음, 베이비

수십 년 동안 연구원들은 발 아래 깊은 화학과 지질을 이해하는 데 도움이되는 다이아몬드를 연구했습니다. 그러나 2018 년 3 월 라스 베이거스 네바다 대학교의 광물 학자 인 올리버 차우 너 (Oliver Tschauner) 교수가 이끄는 팀은 아프리카에서 추출한 다이아몬드를 엑스레이 할 때 완전히 예상치 못한 것을 발견했다.

물이 얼리면 얼음으로 결정됩니다. 그러나 모든 얼음이 우리가 스노우 뱅크 나 아이스 큐브에서 찾을 수있는 것과 같은 것은 아닙니다. 극한의 온도와 압력 하에서 얼음은 수소와 산소 원자가 복잡성이 증가함에 따라 더 이국적인 구조를 취할 수 있습니다. 이러한 이국적인 얼음 단계에 대해 우리가 아는 대부분의 것은 인공 조건에서 실험실에서 신중하게 성장하는 샘플에서 비롯됩니다.

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매일 당신이 만난 거의 모든 얼음은 육각형 얼음입니다. , 입방체 사촌 얼음의 약간의 흔적으로 i _c 상부 대기에서. 과학자들은 먼저 실험실에서 더 높은 압력으로 얼음이 얼어 붙은 아이스가 1900 년 초에 다른 결정 구조를 취했으며 각각의 새로운 이국적인 품종이 Ice II, III 등으로 계산된다는 것을 알아 차렸다. 새로 발견 된 다이아몬드 안에 갇힌 얼음은 얼음 VII입니다. 이러한 특이한 단계 중 하나가 지구에서 자연스럽게 발견 된 것은 처음이지만 과학자들은 특정 품종의 물 얼음이 다른 행성 몸체, 아마도 우리 태양계의 얼음 달에 형성 될 수 있다고 오랫동안 이론화 해 왔습니다. 따라서이 다이아몬드 내에서 작은 얼음 VII의 결정을 발견함으로써 과학자들은 지구와 다른 세계 사이의 예기치 않은 연결을 공개했습니다.

캘리포니아 기술 연구소의 광물 학자 인 조지 로스 만 (George Rossman) 교수는“궁극적 으로이 다이아몬드는 [지구의] 표면에서 일반적으로 보지 않는 매우 특이한 형태의 물을 나타냅니다.

잠겨

Ice VII는 다이아몬드를 집어 넣는 것과 동시에 형성되지 않았습니다. 샘플 보존을 담당하는 Tait는“이 유체는 다이아몬드의 거품처럼 갇혀있었습니다. 원래 다이아몬드가 지구 내에서 수백 킬로미터 깊이로 자랐기 때문에,이 포함은 액체와 가스 사이의 구전에 초 임계 유체였으며, 너무 뜨겁고 얼음으로 결정화 되기에는 너무 뜨거웠다. 다이아몬드가 지구 안에 묻힌 상태로 유지 되었다면, 이곳은 이야기가 끝났을 것입니다. 그러나 다이아몬드는 깊이에서 추방되어 우리의 훨씬 냉담한 표면 조건으로 떨어졌습니다.

Rossman은“다이아몬드가 표면에 올랐을 때, 지구상에서 깊은 곳과 다소 비슷한 압력으로 물을 압박하는 높은 내부 압력을 유지했습니다. “표면으로 올라 가면서 다이아몬드가 냉각되었습니다. 그래야만 물은 얼음 VII로 결정화되었습니다.”

새로운 재료가 발견 될 때마다 과학자들은 첫 번째 샘플을 보존 및 보호 된 유형 표본으로 사용합니다. Royal Ontario Museum에는 Ice VII Diamond를 포함하여 약 200 가지 유형의 표본이 있습니다. 다이아몬드는 얼음 VII를 안정적으로 유지하는 작은 압력 챔버 역할을하므로 박물관은 시원하게 유지하거나 안전하게 유지하기 위해 다른 특별한 행동을 취할 필요가 없습니다. Tait은“갇힌 호스트 내에서 완전히 안정적입니다. 그렇다고해서 저장실의 선반에 앉아 있다는 의미는 아닙니다. Tait은“우리의 모든 유형 재료는 우리에게 그렇게 중요하기 때문에 잠긴 금고에 있습니다.

Tait은 그러한 이국적인 형태의 얼음이 자연에서 형성 될 수 있다는 놀라운 발견에도 불구하고 실제로 다이아몬드를 보는 것은 약간 실망 스럽다고 인정했다. "사진 작가는‘사진을 찍어 보자’라고 말했습니다. 나는 그들에게 보여 주었고‘아.’와 같습니다. "보는 것이 조금 더 흥미로 웠 으면 좋겠다." 각각의 포함은 단지 몇 미크론이 크고 얼음 VII 및 기타 미네랄의 작은 미세 결정을 보유하고 있습니다.

판과 행성

그것은 사진이 아닐 수도 있지만, Ice VII의 독특한 승객이있는이 다이아몬드는 지구와 다른 세계에서 복잡한 물의 춤에 새로운 요소를 추가합니다. 지구와 마찬가지로, 우리 태양계의 나머지 행성들은 혜성으로 폭격을 당했고 그들이 형성 될 때 수소 가스에 휩싸 였으므로 바위 안에 많은 물이 잠겨 있어야합니다. 그러나 우리가 아는 한, 지구는 표면에서 깊이로 물 사이클을 연결하기 위해 판 구조론이있는 유일한 행성입니다. 지구의 지각은 손톱이 자라는 것과 거의 같은 속도로 끊임없이 움직이는 단단하면서도 유연한 판으로 만들어졌습니다. 이 접시는 산맥을 형성하기 위해 충돌하고 삐걱 거리지 만 대륙이 바다를 만나면 더 밀도가 높고 차가운 해양 접시는 맨틀에 깊숙이 밀려 들어 차갑고 젖은 바위와 바다 바닥에서 물을 가지고 다닙니다.

Rossman은“해양 퇴적물이 끊임없이이 퇴적물의 물이 방출되는 깊은 지구로 끊임없이 내려오고 있습니다. 그런 다음 물은 미네랄과 상호 작용하여 구조에 포함되거나 다이아몬드 및 기타 결정의 포함로 갇히게됩니다. 이 물 주입은 주변 암석의 용융점을 감소시켜 화산으로 분출하는 마그마로 액화됩니다. 다이아몬드 내에 숨어있는 이국적인 다양한 얼음을 찾음으로써, 우리는 지구의 심장에 대한 통찰력을 제공하는 맞춤형 샘플 수집기 인 깊이에서 온도와 압력의 특정 혼합에 독특한 창이 있습니다.

Rossman은“우리가 아이스크림 특종을 가지고 미량의 미네랄을 퍼 내고 물을 짜는 모든 미네랄을 퍼낼 수 있다면,이 미네랄에 묶인 맨틀에는 많은 물이있을 것입니다. "상단 맨틀은 물의 저수지이며, 잠재적으로 우리가 바다에있는 모든 물만큼이나 좋습니다."

물의 이야기는 수백 킬로미터와 수십억 년에 걸친 광대 한 춤, 구름과 바다와 빙산 이야기이지만 이제 우리는 그것이 불과 다이아몬드와 얼음에 관한 이야기라는 것을 알고 있습니다.

이것은 BBC Focus의 330 호에서 발췌 한 것입니다 잡지.

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