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

Mineralas Davemaoite (CaSiO3-perovskitas, trečias pagal gausumą mineralas apatiniame mantijos sluoksnyje Žemės interjeras) buvo aptiktas ant paviršiaus Žemė pirmą kartą. Jis buvo rastas įstrigęs deimante. Perovskitas natūraliai randamas TIK apatiniame vidaus mantijos sluoksnyje Žemė esant itin aukštai temperatūrai ir slėgiui. Tai pirmasis interjero atradimas žemė Gamtoje esantis mineralas yra svarbus geologijai, siekiant geriau suprasti gelmių dinamiką Žemė.  

Perovskitas yra mineralas, susidedantis iš kalcio titano oksido (CaTiO₃). Bet kuris kitas mineralas, turintis panašią kristalų struktūrą, vadinamas perovskitu. Dėl to perovskitas yra junginių klasė, kurios kristalų struktūra yra tokia pati kaip CaTiO₃ (perovskito struktūra).    

Kalcio silikato perovskitas (CaSiO₃-perovskitas arba CaPv) yra svarbus mineralas, nes jis yra trečias pagal gausumą mineralas¹ (7 % tūrio) apatiniame mantijos sluoksnyje Žemės interjero ir vaidina svarbų vaidmenį šilumos dinamikoje Žemės interjeras. Pažvelgti į dalykus perspektyvoje, iš trijų sluoksnių Žemė, mantijos sluoksnis tarp tankios perkaitusios šerdies ir plono išorinio plutos sluoksnio sudaro 84 proc. Žemės viso tūrio, o tik apatinis mantijos sluoksnis sudaro 55 procentus Žemė ir tęsiasi nuo 670 iki 2900 km gylio. Žemiau esančioje lentelėje pateikiamas momentinis perovskito vietos vaizdas Žemės viduje.  

Lentelė: Perovskito turtingo sluoksnio vieta Žemės viduje  

Perovskitai kartu su kitais mantijos sluoksnyje esančiais mineralais vaidina pagrindinį vaidmenį gelmių dinamikoje žemė apimantis šilumos perdavimą iš šerdies į paviršių, vadinamas mantijos konvekcija. Nepaisant jo gausos ir svarbos, perovskitas niekada nebuvo paimtas iš apatinio mantijos sluoksnio, nes pašalinamas iš aukšto slėgio sąlygų jis praranda savo struktūrą.  

Dabar mokslininkai pranešė atradimas kalcio silikato perovskito kaip deimantų įtraukimas į natūralų mėginį. Deimantas buvo rastas Orapos kasykloje, Botsvanoje prieš dešimtmečius, o 1987 m. jį įsigijo JAV mineralogas. Tyrėjų komanda kelerius metus tyrė deimantą, ar nėra įstrigusio giluminio.Žemė mineralinis.  

Oliverio Tschaunerio vadovaujama tyrimų grupė panaudojo sinchrotroninę rentgeno spindulių difrakciją, kad ištirtų be galo mažų tamsių dėmių vidinę struktūrą deimante, kuris, kaip manoma, yra perovskitas iš apatinio mantijos sluoksnio, ir sugebėjo rasti galutinių įrodymų apie struktūriškai išsaugotą kubinį CaSiO3-perovskitą. ten².  

Tolesni struktūriniai ir cheminiai tyrimai parodė, kad minerale buvo daug kalio, o tai reiškia, kad šiame perovskite gali būti trys pagrindiniai šilumą gaminantys elementai (anksčiau buvo žinomi uranas ir toris), kurie turi įtakos šilumos susidarymui Žemės interjeras. Mineralą jie pavadino „davemaoite“ (geofiziko Ho-kwango „Dave'o“ Mao vardu), kuris buvo patvirtintas kaip naujas natūralus mineralas. Tyrėjai mano, kad mineralas galėjo kilti iš apatinio mantijos sluoksnio 650–900 km gylyje po Žemės paviršiumi. ^3,4. 

Keista, CaSiO₃ buvo pranešta, kad perovskitas buvo rastas giluminiame deimante iš Pietų Afrikos 2018 m., tačiau tyrėjų komanda nepatvirtino atradimashttps://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/biology/discovery-of-nitrogen-fixing-cell-organelle-nitroplast-in-a-eukaryotic-algae/ naujo mineralo ⁵. 

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  

***