Vidinio žemės mineralo, davemaoito (CaSiO3-perovskito) atradimas Žemės paviršiuje

Žemės paviršiuje pirmą kartą aptiktas mineralas davemaoitas (CaSiO3-perovskitas, trečias pagal gausumą mineralas apatiniame Žemės vidinio sluoksnio sluoksnyje). Jis buvo rastas įstrigęs deimanto viduje. Perovskitas natūraliai randamas TIK apatiniame Žemės vidinio sluoksnio sluoksnyje , esant itin aukštai temperatūrai ir slėgiui. Šis pirmasis gamtoje aptiktas Žemės gelmių mineralas yra svarbus geologijai, siekiant geriau suprasti giliųjų Žemės sluoksnių dinamiką.

Perovskitas yra mineralas, sudarytas iš kalcio titano oksido (CaTiO3 ₎ . Bet kuris kitas mineralas, turintis panašią kristalinę struktūrą, vadinamas perovskitu. Dėl to perovskitas yra junginių klasė, turinti tokį patį kristalinės struktūros tipą kaip ir CaTiO3 ₍ perovskito struktūra).

Kalcio silikato perovskitas (CaSiO3 _- perovskitas arba CaPv) yra svarbus mineralas, nes jis yra trečias pagal gausumą mineralas1 ⁽ 7 % tūrio) apatiniame Žemės vidaus sluoksnyje ir vaidina svarbų vaidmenį Žemės vidaus šilumos dinamikoje. Kad būtų aiškiau, iš trijų Žemės sluoksnių mantijos sluoksnis, esantis tarp tankaus perkaitinto branduolio ir plono išorinio plutos sluoksnio, sudaro 84 % viso Žemės tūrio, o vien apatinis mantijos sluoksnis sudaro 55 procentus Žemės tūrio ir tęsiasi nuo 670 iki 2900 km gylio. Žemiau esančioje lentelėje pateikiama trumpa perovskito vietos Žemės viduje apžvalga.

Lentelė: Perovskito turtingo sluoksnio vieta Žemės viduje  

Perovskitai kartu su kitais mantijos sluoksnio mineralais vaidina pagrindinį vaidmenį giliųjų Žemės sluoksnių dinamikoje, susijusioje su šilumos perdavimu iš branduolio į paviršių, vadinamu mantijos konvekcija. Nepaisant savo gausos ir svarbos, perovskitas niekada nebuvo išgautas iš apatinio mantijos sluoksnio, nes, pašalintas iš aukšto slėgio sąlygų, jis praranda savo struktūrą.

Tyrėjai pranešė, kad natūraliame mėginyje aptiko kalcio silikato perovskito, kuris yra deimanto intarpas. Deimantas buvo rastas Orapos kasykloje Botsvanoje prieš kelis dešimtmečius, o 1987 m. jį įsigijo JAV mineralogas. Tyrėjų komanda keletą metų tyrinėjo šį deimantą, ieškodama jame įstrigusių giliai Žemės gelmėse esančių mineralų.

Oliverio Tschaunerio vadovaujama tyrimų komanda, naudodama sinchrotroninę rentgeno spindulių difrakciją, ištyrė be galo mažų tamsių dėmių vidinę struktūrą deimante, kuris, kaip manoma, yra perovskitas iš apatinio mantijos sluoksnio, ir sugebėjo rasti galutinių struktūriškai išsilaikiusio kubinio CaSiO3-perovskito ^įrodymų.

Tolesni struktūriniai ir cheminiai tyrimai parodė, kad minerale yra didelis kiekis įstrigusio kalio, o tai reiškia, kad šiame perovskite gali būti trys pagrindiniai šilumą gaminantys elementai (uranas ir toris buvo žinomi anksčiau), kurie turi įtakos šilumos susidarymui Žemės gelmėse. Jie pavadino mineralą „davemaoitu“ (geofiziko Ho-kwang „Dave“ Mao vardu), kuris buvo patvirtintas kaip naujas natūralus mineralas. Tyrėjai mano, kad mineralas galėjo susidaryti iš apatinio mantijos sluoksnio, esančio 650–900 km gylyje po Žemės ^paviršiumi.

Keista, bet 2018 m. pranešta, kad Pietų Afrikoje, Žemės gelmėse, rastame deimante, buvo aptiktas CaSiO3 _perovskitas , tačiau tyrėjų komanda oficialiai nepaskelbė apie ^naujo mineralo atradimą.

Šis atradimas, kartu su tolesniais mineralų atradimais ateityje, turėtų praturtinti Žemės mantijos evoliucijos supratimą.  

***

Nuorodos:  

1. Zhang Z., et al 2021. CaSiO šilumos laidumas₃ perovskitas žemesnės mantijos sąlygomis. Fizinė apžvalga B. 104 tomas, 18–1 leidimas. Paskelbta 4 m. lapkričio 2021 d. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 

2. Fei, Y. 2021. Perovskitas paimtas iš apatinės mantijos, Mokslas. Paskelbta 11 m. lapkričio 2021 d. 374 tomas, 6569 leidimas, p. 820–821. Mokslas (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 

3. Tschauneris, O. et al. Davemaoito, CaSiO3-perovskito, kaip mineralo iš apatinės mantijos atradimas. Mokslas. 11 m. lapkričio 2021 d., 374 tomas, 6569 leidimas, p. 891–894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 

4. Nevados universitetas, 2021 m. Naujienos – trumpai apie tyrimus: pirmą kartą gamtoje aptiktas vidinis žemės mineralas. [Paskelbta 15 m. lapkričio 2021 d. Prieiga internete adresu https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  

5. Nestola, F., Korolevas, N., Kopylova, M. et al. CaSiO3 perovskitas deimante rodo vandenyno plutos perdirbimą į apatinę mantiją. Nature 555, 237–241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

***