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Davemaoit: Diamant offenbart Extremmineral aus Erdmantel

Äußerlich ist der botswanische Diamant relativ unspektakulär. Doch sein Inneres lässt Rückschlüsse auf die Geophysik tief im Erdinneren zu. Das macht ihn einzigartig.
Diamanten

Im letzten Jahrhundert gruben Minenarbeiter einen Diamanten in Botswana aus, der auf den ersten Blick nichts besonderes zu sein schien. Das änderte sich auch nicht, als der Stein 1987 an einen kalifornischen Wissenschaftler verkauft wurde, und schließlich landete er im Natural History Museum of Los Angeles County. Erst als Oliver Tschauner von der University of Nevada in Las Vegas den Diamanten untersuchte, wurde der wahre Wert des Edelsteins erkannt. In seinem Inneren sind bislang einzigartige Minerale eingeschlossen, die tief aus dem Erdmantel der Erde stammen, wie der Geowissenschaftler und sein Team in »Science« berichten.

Die Davemaoit genannten Einsprengsel stammen wie der sie umgebende Diamant aus dem unteren Erdmantel jenseits von 660 Kilometern Tiefe. Damit haben sie sich in größerer Tiefe entwickelt als die meisten anderen Diamanten, die aus Bereichen zwischen 100 und 250 Kilometern unterhalb der Erdoberfläche stammen. Tschauner und Co hatten die Minerale bei einer Röntgenuntersuchung des Edelsteins entdeckt, diese dann mit Hilfe eines Lasers herausgeschnitten und massenspektrometrisch untersucht.

Die Kristalle stellten sich dabei als eine spezielle Form von Kalziumsilikaten heraus: die Kalziumsilikatperowskite. Ihr Vorhandensein im unteren Mantel wurde theoretisch vorausgesagt, doch bislang fehlte jeder Nachweis. Sie treten nur auf, wenn sie unter dem extrem hohen Druck von rund 40 Gigapascal zusammengepresst werden. Neben Uran und Thorium wiesen die Minerale größere Konzentrationen an Kalium-40 auf. Das Team bestätigte damit auch, dass die Kristalle im Erdmantel verschiedene radioaktive Elemente in sich tragen können, welche das Erdinnere durch ihren Zerfall aufheizen.

Daneben ergab die Analyse geringere Konzentrationen an Natrium und Magnesium, die im tieferen Mantel eigentlich nicht vorhanden sein sollten. Sie kommen vornehmlich in der Erdkruste vor. Der Nachweis deutet an, dass aber diese Elemente durch Plattentektonik ebenfalls in den Mantel gelangen und recycelt werden können.

Das neue Mineral, benannt nach dem Geowissenschaftler Ho-Kwang »Dave« Mao von der Carnegie Institution for Science in Washington, D.C., überdauerte die Reise an die Oberfläche nur dank der stabilisierenden Hülle aus Diamant. Als die Arbeitsgruppe die Davemaoite aus den Diamanten herausgearbeitet hatten, blieben diese nur eine Sekunde stabil. Dann blähte sich das Mineral auf und wandelte sich in ein Glas um. Im unteren Mantel gehören die Davemaoite dagegen zu den drei wichtigsten Mineralen und könnten fünf bis sieben Prozent des gesamten Materials dort ausmachen. Es könnte aber das einzige der drei sein, das Uran und Thorium in seiner Struktur aufweist. Auch das macht es momentan einzigartig.

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