סוג נדיר של יהלום עשוי להצביע על כך שהמים שמכסים את כדור הארץ יכולים לחדור לעומקו, הרבה יותר עמוק ממה שמדענים חשבו בעבר. תכלילים שהתגלו ביהלום 1.5 קראט מהווים עדות למינרלים שנוצרו בשכבת האמצעית של כדור הארץ, כשלתוצאות המחקר עשויות להיות השלכות משמעותיות על הבנת מחזור המים בעומק של יותר מ-600 ק"מ מתחת לפני הים.
האזור שנמצא בין המעטפת העליונה והתחתונה של כדור הארץ מכיל כמויות נכבדות של מים, כך עולה ממחקר בינלאומי בהשתתפות המכון למדעי הגיאוגרפיה באוניברסיטת גתה שבפרנקפורט, שפורסם ב-Nature Geoscience. צוות המחקר הגרמני-איטלקי-אמריקני ניתח יהלום נדיר, שנוצר בעומק של 660 ק"מ מתחת לפני כדור הארץ, באמצעות שילוב של טכניקות מסוג ספקטרוסקופיית ראמאן וספקטרוסקופיית פורייה, כשבסופו של דבר אישר משהו שבמשך זמן רב היה רק בגדר תיאוריה - מי האוקיינוס נמצאים גם בעומק כדור הארץ, באזור המעבר בין השכבה החיצונית והפנימית שלו, מה שאומר שמחזור המים של הפלנטה שלנו כולל גם את פנים כדור הארץ.
3 צפייה בגלריה
היהלום מבוטסואנה, בעזרתו גילו החוקרים שיש כמויות מים רבות בעומק של יותר מ-600 ק"מ
(צילום: Tingting Gu, Gemological Institute of America, New York, NY, USA)
"אזור המעבר" הוא השם שניתן לשכבה החוצצת בין המעטפת העליונה של כדור הארץ לבין המעטפת התחתונה שלו. עומקה של השכבה האמצעית נע בין 410 ל-660 ק"מ והלחץ בה עצום ומגיע עד ל-23 אלף בר, מה שגורם למינרל שצבעו ירוק-זית ונקרא אוליבין, המהווה כ-70% מהמעטפת העליונה של כדור הארץ ונקרא גם פרידוט (מינרל נזוסיליקטי השייך לקבוצת האוליבין), לשנות את המבנה הגבישי שלו.
בגבול העליון של אזור המעבר, בעומק של כ-410 ק"מ, הוא הופך לוואדסלייט (סוג של אוליבין) ובעומק של 520 ק"מ הוא עובר מטמורפוזה והופך לרינגוודיט, פולימורף לחץ גבוה של אוליבין. "טרנספורמציות מינרלים אלו מעכבות מאוד את תנועות הסלע במעטפת", הסביר פרופ' פרנק ברנקר מהמכון למדעי הגיאוגרפיה באוניברסיטת גתה בפרנקפורט. לדוגמה, תימרת מעטפת - תופעה גאולוגית שבה זרם של חומר סלעי שהוא חם יותר מסביבתו, מיתמר מעלה בתנועה איטית, מהגבול שבין המעטפת לגלעין כדור הארץ, דרך מעטפת כדור הארץ כלפי קרום כדור הארץ - נעצרת לפעמים ישירות מתחת לאזור המעבר, כאשר גם תנועת המסה בכיוון ההפוך נעצרת".
עד כה לא היה ידוע מהן ההשפעות ארוכות הטווח של הסיטואציה אותה תיאר פרופ' ברנקר, על הרכבו הגיאוכימי של אזור המעבר והאם קיימות בו כמויות גדולות יותר של מים, כתוצאה מכך שהם מחלחלים עד למעטפת התחתונה. "הלוחות שנעים באזור זה מושכים משקעים מימיים עמוקים בחזרה אל פנים כדור הארץ. משקעים אלו יכולים להכיל כמויות גדולות של מים ופחמן דו חמצני, אבל עד כה לא היה ברור עד כמה גדולות הכמויות של מינרלים מימיים וקרבונטים - ולכן גם לא היה ברור אם כמויות גדולות של מים חדרו אל אזור המעבר ומאוחסנות שם", הסביר פרופ' ברנקר.
למעשה, התנאים השוררים שם בהחלט מתאימים לכך, זאת מכיוון שהמינרלים הצפופים וואדסלייט ורינגוודיט יכולים (בניגוד לאוליבין בעומקים פחותים) לאגור כמויות גדולות של מים - כל כך גדולות, עד שאזור המעבר יוכל באופן תיאורטי לספוג כמות של מים גדולה פי שש מכמות המים בכל האוקיינוסים שעל פני כדור הארץ. "ידענו שלשכבת המעבר יש יכולת לאגירת כמויות עצומות של מים, אבל לא ידענו אם זה אכן קרה בפועל", אמר פרופ' ברנקר, שיחד עם עמיתיו למחקר, השיב על שאלה זו בכך שיחד הם ניתחו יהלום שהתגלה במכרה יהלומים בבוטסואנה שבאפריקה, אשר נוצר בעומק של 660 ק"מ, ממש בתפר שבין אזור המעבר למעטפת התחתונה, שבו רינגוודיט הוא המינרל הנפוץ.
יהלומים מאזור זה נדירים מאוד, אפילו מבין היהלומים הנדירים שמופקים בעומקים חריגים, המהווים רק 1% מכלל היהלומים. הניתוחים העלו כי היהלום מכיל תכלילים רבים של רינגוודיט - המציגים תכולת מים גבוהה. יתר על כן, קבוצת החוקרים הצליחה לקבוע את ההרכב הכימי של היהלום, שהיה זהה כמעט לגמרי לזה של מרבית שברי סלעי מעטפת שנמצאים בבזלת בכל מקום בעולם. "במחקר הזה הוכחנו שאזור המעבר איננו יבש, אלא מכיל כמויות נכבדות של מים", אמר פרופ' ברנקר. "זה גם מקרב אותנו צעד אחד לרעיון של ז'ול ורן לגבי אוקיינוס שנמצא בעומקו של כדור הארץ, רק עם הבדל אחד, לפיו אין באמת אוקיינוס בעומק כדור הארץ, אלא סלע מימי שאיננו רטוב או נוטף מים".
3 צפייה בגלריה
עבודות במכרה יהלומים בבוטסואנה שנחשבת אחת מהמדינות המובילות בייצור יהלומים
(צילום: Shutterstock)
הרינגוודיט ידוע ביכולתו להכיל מים במבנה הגבישי שלו, המים המוכלים בגביש אינם נמצאים בו כנוזל אלא כהידרוקסיד (אטום חמצן ואטום מימן קשורים). הוא זוהה לראשונה ביהלום מאזור המעבר כבר בשנת 2014, אז נמצא המינרל באורח מקרי בתוך יהלום שנכרה ממכרה יהלומים במאטו גרוסו שבברזיל, והכיל כ-1.5% מים (פרופ' ברנקר היה מעורב גם במחקר זה). עם זאת, לא ניתן היה לקבוע את ההרכב הכימי המדויק של האבן מכיוון שהיא הייתה קטנה מדי. לכן, לא ברור עד כמה המחקר בזמנו היה מייצג לגבי המעטפת באופן כללי, שכן תכולת המים של אותו יהלום יכולה הייתה לנבוע גם מסביבה כימית אקזוטית.
לעומת זאת, התכלילים ביהלום שנחשף בבוטסואנה, היו גדולים מספיק כדי לאפשר את קביעת ההרכב הכימי המדויק, מה שנתן את החותמת הסופית לתוצאות הראשוניות שהתקבלו לפני כשמונה שנים. בכך נראה כי לתכולת המים הגבוהה של אזור המעבר יש השלכות מרחיקות לכת על המצב הדינמי שמתרחש בעומק כדור הארץ.
