Представьте, что на древнем речном дне в Бразилии вы находите чёрный камень. Его поверхность блестит почти как стекло, но внутри он весь пронизан крошечными пустотами. Если расколоть такой камень, окажется, что он состоит не из одного кристалла, а из плотной массы множества миниатюрных алмазов.
Такие образования называют карбонадо — пористыми чёрными алмазами. Их находят в Бразилии и Центральной Африке, однако породу, в которой они изначально сформировались, до сих пор обнаружить не удалось.
Необычный внешний вид карбонадо давно породил несколько версий их происхождения. Из-за гладкой блестящей поверхности исследователи даже предполагали, что эти камни могли прилететь из космоса или возникнуть непосредственно во время мощного космического столкновения.
Однако новое исследование предлагает иной сценарий. Согласно ему, древний удар космического тела действительно мог сыграть важную роль, но сами алмазы возникли не в момент столкновения. Удар мог запустить процесс, который быстро перенёс богатый углеродом материал с поверхности Земли глубоко в её недра. Уже там, в мантии, под огромным давлением часть этого углерода превратилась в алмазы.
Исследователи изучили образцы карбонадо из бразильской формации Томбадор. Они проанализировали состав углерода, просканировали камни рентгеновскими лучами и рассмотрели отдельные частицы под электронными микроскопами.
Одной из главных загадок была стекловидная поверхность чёрных алмазов. Раньше её сравнивали с расплавленной коркой метеорита. Если бы такая поверхность действительно возникла при мощном ударе, внутри алмазов должны были сохраниться соответствующие микроскопические повреждения.
Но исследователи их не обнаружили. Обычные кристаллы алмаза спокойно продолжались вплоть до самой поверхности, без характерных следов ударной деформации.
Некоторые образцы также оказались покрыты тонким слоем анатаза — минерала из диоксида титана. При этом гладкая поверхность проходила одновременно и по этому покрытию, и по открытым участкам самого алмаза. Это означает, что сначала на камне появился минеральный слой, а уже позже поверхность стала гладкой и блестящей.
По словам исследователей, жидкости могли частично растворить одновременно и поверхность алмаза, и минеральное покрытие, постепенно сглаживая их. Получается, что характерный блеск карбонадо может рассказывать не о моменте рождения алмаза, а о гораздо более позднем этапе его истории.
Ещё более интересные результаты дал анализ углерода. В большинстве образцов его соотношения напоминали углерод, оставшийся от древних живых организмов. В одном из камней показатели оказались промежуточными между обычным карбонадо и алмазами, образовавшимися глубоко внутри Земли. Возможно, углерод в нём происходил сразу из нескольких источников.
Но тогда возникает главный вопрос: как материал с поверхности мог попасть на глубину, где формируются алмазы?
Исследователи считают, что это могло произойти при очень быстром погружении участков земной коры в недра планеты. Такая скорость особенно важна потому, что карбонадо сохранили большое количество пор. При слишком медленном погружении эти пустоты, по мнению авторов работы, вероятно, исчезли бы.
Запустить столь стремительный процесс могло крупное столкновение на молодой Земле. Исследователи отмечают, что в древности планету бомбардировали внеземные тела размерами порядка 100–200 километров. Такой удар потенциально мог вызвать быстрое погружение вещества с поверхности.
Вместе с ним глубоко вниз могли уйти осадки, богатые органическим углеродом. Добравшись до мантии, этот материал оказался под огромным давлением, и часть углерода превратилась в алмазы.
На этом путешествие не закончилось. Позже поднимающаяся магма могла разрушить содержащую алмазы породу и вынести её фрагменты обратно ближе к поверхности. В поры проникали различные минералы, затем эрозия переносила обломки в осадочные породы, а жидкости со временем сглаживали их внешнюю поверхность.
Такой сценарий способен одновременно объяснить сразу несколько странностей карбонадо: их химический состав, многочисленные поры, раздробленную структуру и заполненные минералами полости.
Есть и косвенные свидетельства того, что карбонадо действительно могли провести какое-то время в мантии. В одном из предыдущих исследований был описан образец, где поверх карбонадо вырос алмаз ювелирного качества.
Тем не менее исследователи подчёркивают, что предложенная история пока остаётся гипотезой. Им не удалось связать карбонадо с каким-либо конкретным древним столкновением. Кроме того, внутри изученных образцов пока не найден минерал, который однозначно доказал бы, что материал земной коры сначала попал в мантию, а уже потом превратился в алмаз.
Не до конца понятно и то, когда именно поверхность камней стала гладкой: это могло произойти ещё до их разрушения и переноса эрозией.
Зато один этап истории удалось установить гораздо увереннее. Минеральное покрытие из анатаза появилось раньше характерной стекловидной поверхности. Это хорошо согласуется с версией о том, что позднее жидкости постепенно растворяли и сглаживали внешние слои камня.
Таким образом, загадочные чёрные алмазы могли оказаться результатом чрезвычайно длинного путешествия: углерод с поверхности Земли был отправлен древним космическим ударом глубоко в мантию, превратился там в алмаз, а затем снова вернулся наверх — уже в виде необычных пористых камней, которые спустя миллиарды лет продолжают хранить следы своей сложной истории.
