زوج من الماس التي تشكلت على عمق مئات الكيلومترات في عباءة الأرض المرنة تحتوي على بقع من المواد التي تتشكل في بيئات كيميائية متعارضة تماما – وهو مزيج غير عادي لدرجة أن الباحثين اعتقدوا أن تعايشهم كان “شبه مستحيل”. يوفر وجود هذه المواد نافذة على العمليات الكيميائية للوشاح والتفاعلات التي تشكل الماس.

تم العثور على عينتي الماس في منجم بجنوب إفريقيا. كما هو الحال مع الكثير من الأحجار الكريمة الأخرى، فإنها تحتوي على ما يسمى بالشوائب – وهي قطع صغيرة من الصخور المحيطة التي تم التقاطها أثناء تشكل الماس. هذه الشوائب مكروهة من قبل معظم تجار المجوهرات ولكنها مصدر معلومات مثير للعلماء. هذا صحيح بشكل خاص عندما يتشكل الماس في أعماق الوشاح الذي لا يمكن الوصول إليهلأنها تحمل هذه الشوائب دون إزعاج إلى السطح، وهي الطريقة الوحيدة التي يمكن بها لهذه المعادن أن ترتفع مئات الكيلومترات دون أن تتغير عن حالتها الأصلية في الوشاح العميق.

تحتوي كل عينتين جديدتين من الماس على شوائب من معادن الكربونات الغنية بها الأكسجين الذرات (حالة تعرف بالأكسدة) وسبائك النيكل فقيرة بالأكسجين (حالة تعرف بالاختزال في لغة الكيمياء). مثلما يتفاعل الحمض والقاعدة فورًا لتكوين الماء والملح، فإن معادن الكربونات المؤكسدة والمعادن المختزلة لا تتعايش لفترة طويلة. عادة، تُظهر شوائب الألماس واحدًا أو آخر فقط، لذا فإن وجود كل من ياكوف فايس، وهو محاضر كبير في علوم الأرض في الجامعة العبرية في القدس، وزملائه – لدرجة أنهم في البداية وضعوا العينات جانبًا لمدة عام في حالة من الارتباك، كما يقول.

ولكن عندما أعادوا تحليل الماس، أدرك الباحثون أن الشوائب تلتقط لقطة من التفاعل الذي صنع الحجارة المتلألئة وتؤكد لأول مرة أن الماس يمكن أن يتشكل عندما تتفاعل معادن الكربونات والمعادن المختزلة في الوشاح. العينات الجديدة هي المرة الأولى التي يرى فيها العلماء على الإطلاق النقطة الوسطى لهذا التفاعل الملتقط في الماس الطبيعي.

يقول فايس، المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة التي تصف الاكتشاف، والتي نُشرت يوم الاثنين في مجلة “إنهما في الأساس وجهان من طيف (الأكسدة)”. علوم الأرض الطبيعية.

وهذا الاكتشاف له آثار على ما يكمن في وسط الوشاح الغامض. كلما تعمقت في الأرض، بعيدًا عن السطح، تقل الصخور والمعادن بشكل متزايد، مع توفر عدد أقل من جزيئات الأكسجين، ولكن لا يوجد سوى القليل من الأدلة المباشرة على هذا التحول من الوشاح.

وقد أعطت الحسابات النظرية للباحثين فكرة عن كيفية تحول الكوكب من الأكسدة إلى الانخفاض مع العمق. تقول مايا كوبيلوفا، أستاذة علوم الأرض والمحيطات والغلاف الجوي في جامعة كولومبيا البريطانية، والتي لم تشارك في الدراسة الجديدة ولكنها كتبت مقالة افتتاحية مصاحبة للورقة البحثية: “لقد علمنا بهذا الانخفاض من خلال بعض البيانات التجريبية، مع عينات حقيقية ربما تصل إلى 200 كيلومتر”. “ما حدث على مسافة أقل من 200 كيلومتر كان مجرد فكرتنا ونماذجنا لأنه من الصعب للغاية الحصول على المواد.” وقالت إنه لا يوجد سوى عدد قليل من العينات من تحت هذا العمق.

توفر هذه العينات الجديدة، التي تأتي من عمق يتراوح بين 280 و470 كيلومترًا تحت سطح الأرض، أول فحص حقيقي للحقيقة حول كيمياء الوشاح النظرية. يقول فايس إن أحد النتائج هو أن المواد المنصهرة المؤكسدة موجودة على عمق أكبر من المتوقع. الكمبرلايت، الصخور المتفجرة التي تحمل الماس إلى السطح، تتأكسد، لذلك اعتقد الباحثون أنها لا يمكن أن تنشأ على عمق أقل بكثير من 300 كيلومتر. لكن هذه النتائج تشير إلى أن الصخور المؤكسدة تحدث على عمق أكبر من ذلك، وكذلك الأمر بالنسبة لصخور الكمبرلايت.

من المحتمل أن تحدث تفاعلات تشكيل الماس عندما يتم سحب سوائل الكربونات إلى الأسفل عن طريق اندساس الصفائح التكتونية، مما يجعل المعادن الثقيلة بالأكسجين تتلامس مع السبائك المعدنية للوشاح، كما يقول فايس. (هناك طريقة أخرى يعتقد الكيميائيون أن الماس قد يتشكل بها، وهي عن طريق الترسيب من السوائل الغنية بالكربون التي تبرد أثناء صعودها إلى أعلى في الوشاح، مثل تبلور السكر من الشراب. ولا تستبعد الورقة الجديدة حدوث هذه العملية أيضًا).

قد تساعد الشوائب الغنية بالنيكل أيضًا في تفسير حدوث غريب في بعض أنواع الماس: يبدو أن ذرات النيكل العرضية تحل محل الكربون الموجود في الشبكة البلورية لهذه الماسات. وتقول كوبيلوفا إن هذا كان لغزًا، لأن النيكل أثقل بكثير من الكربون، لذا لا ينبغي أن يكون قادرًا على استبداله بسهولة في البنية البلورية. وتقول: “الآن، بالنظر إلى هذه البيانات، أرى أنها قد تكون مجرد علامة على تكوين الماس في أعماق معينة”. “سيكون من المثير للاهتمام إجراء مزيد من التحقيق.”

تم نشر هذه المقالة لأول مرة في العلمية الأمريكية. © ساينتفيك أمريكان.كوم. جميع الحقوق محفوظة. تابع تيك توك وإنستغرام, X و فيسبوك.