Vast kooldioxyde diep uit aardmantel in diamantje gevonden

Geofysici in Israël en Oostenrijk hebben vast kooldioxyde in een natuurlijk diamantje ontdekt. Deze stof moet op grote diepte door de diamant zijn ingekapseld en naderhand via stromingen in de aardmantel naar het aardoppervlak zijn gebracht. Het diamantje bestaat uit twee in elkaar gegroeide kristallen, die samen 9,2 milligram wegen. Het grotere deel heeft een bruingele kleur, terwijl het kleinere deel kleurloos is. De aanwezigheid van kooldioxyde werd ontdekt toen het diamantje spectroscopisch werd onderzocht.

De gekleurde delen van het diamantje vertonen absorptielijnen die afkomstig zijn van kooldioxyde. Andere verbindingen die zich via infraroodspectroscopie gemakkelijk verraden, zoals water, methaan, koolmonoxyde, carbonaten en silicaten, werden niet gevonden. Onder een gewone microscoop zijn echter, ook bij sterke vergrotingen, geen insluitsels in de diamant te zien. Die zijn wellicht zo klein zijn dat ze alleen met een elektronenmicroscoop zijn te zien.

Uit nauwkeurige metingen blijkt dat de spectraallijnen van het kooldioxyde iets verschoven zijn ten opzichte van de posities die zij bij normale atmosferische druk hebben. Dit betekent dat het kooldioxyde in de diamant onder enorme druk moet staan en vast is. Vergelijking met laboratoriumspectra wijst uit dat de inwendige druk maar liefst 50.000 atmosfeer bedraagt. Dit is de hoogste druk die ooit bij normale temperatuur bij een insluitsel in diamant is gemeten (Nature 365, p. 42).

De druk in het gebied van de aardmantel waar de diamant is ontstaan, moet nog hoger zijn geweest. Met behulp van de toestandsvergelijkingen van kooldioxyde komen de onderzoekers op een druk van 70.000 tot 85.000 atmosfeer, overeenkomend met diepten van 220 tot 270 km in de aardmantel. Dit drukgebied vertegenwoordigt ofwel de diepte waarop de diamant is ontstaan, ofwel de diepte waarop hij volledig was uitgekristalliseerd. De druk is hoger dan de meeste schattingen over de druk waarbij diamant ontstaat.

Waar is het kooldioxyde vandaan gekomen? Geologen verwachten het niet op zulke diepten, omdat het zich bij de daar heersende druk zou moeten verbinden met de hete mantelgesteenten. Misschien is het kooldioxyde afkomstig van stukken aardkorst die in de mantel zijn gezakt. En misschien is het vrijgekomen uit gesmolten gesteenten die van nog grotere diepten kwamen. Hoe het ook zij, dank zij het diamantje weet men nu dat zich op grote diepten in de aarde ook kooldioxyde bevindt.