Алмазные недра: подземная обсерватория

Если вы услышали название Deep Carbon Observatory, то первое, что приходит на ум – телескопы, нацеленные на далекие звезды… Меж тем это весьма представительный международный проект, основная цель которого – эксперименты, направленные вглубь земли. Они должны помочь нам разгадать некоторые тайны, связанные с таким распространенным химическим элементом, как углерод. В числе таких загадок и тайна образования больших кристаллов алмаза.

Из самых крупных найденных цельных алмазов рекордсменом считается Куллинан, имеющий размеры 10 на 6.5 на 5 см. Вес его составлял 3106 карат, и в связи с большими размерами он был расколот на несколько частей. Принято считать, что и он был лишь частью еще более крупного алмаза, найти который так и не удалось.

Из школьных учебников мы знаем, что углерод – один из самых важных элементов Земли.  Без углерода было бы невозможным возникновение жизни. Как сказал известный минеролог Роберт Хэйзен на прошедшей недавно конференции AAAS 2011, мы до сих пор почти ничего не знаем о том, что происходит с этим элементом на больших глубинах.

Поделившись планами экспериментов, он отметил, сто речь идет не о пресловутом «Путешествии к центру Земли», а проекте Deep Carbon Observatory, призванном прояснить процессы кругооборота углерода в природе, и в частности, на глубинах порядка тысячи километров под поверхностью. Мы абсолютно ничего не  знаем, что происходит с углеродом в мантии, в ядре. Мы даже приблизительно не знаем о количестве углерода на нашей планете.

«Что касается образований алмазов, то мы также не знаем условий, при которых происходит их образование. Очень редко, но попадаются алмазы размером с картофель, и это тоже большая загадка – их формирование и происхождение» - говорит Хэйзен. Мы думаем, что они поднимаются из 100-километровых глубин, минуя перехода в графит. Но тогда весь такой процесс должен продолжаться очень быстро, буквально час-два. И это тоже непонятная загадка.

Само собой, алмазы – далеко не единственная цель эксперимента. Проект Deep

Carbon Observatory направлен на изучение всех аспектов происхождения и существования углерода, его превращений, в том числе и в составе парникового газа метан. Здесь знания человечества также весьма скудны. Как сказал ученый, «нам неизвестно ни количество метана, который скрывается под океанским ложем, ни его общего оборота».

Есть большое количество других задач и проблем, требующих знаний о процессах, происходящих на еще больших глубинах, вплоть до самого ядра планеты. По современным представлениям, оно практически полностью состоит из никеля и железа. Однако есть данные, говорящие о том, что доля этих элементов несколько ниже, чем предыдущие теоретические выкладки. При этом предполагается, что в ядре планеты существуют примеси, в числе которых может быть и углерод.

Целью Deep Carbon Observatory будет и изучение совершенно экзотических форм изотопов углерода – например, полимерного диоксида, который может формироваться в условиях огромного давления в мантии.

Понятно, что на данном этапе развития технологий скважину таких размеров пробурить невозможно, поэтому пока ученые ограничатся исследованиями на поверхности Земли и не небольших глубинах. Для имитации условий, которые существуют глубоко в недрах земли, будут использованы камеры высокого давления с алмазными наковальнями. В ней будет достигаться та температура и давление, которые существуют в мантии и ядре планеты, а пучок направленных нейронов позволит смоделировать протекание жидкостей сквозь расплавленную гранитную породу.

В числе планов – проведение широкомасштабных экспериментов по сейсмологии, наблюдение за вулканами и другими активными местами по всей планете, опытов с микроорганизмами, известными своей способностью существовать при экстремальных давлениях и температурах. Планируется, что продолжительность исследовательских работ по проекту займет порядка 10 лет.

Об огромных алмазах, которые могут встречаться в Космическом пространстве, читайте нашу заметку «Триллионы карт».

По материалам popmech.ru