I diamanti non sono soltanto pietre preziose, ma anche straordinari archivi naturali capaci di custodire informazioni sulle origini e sull’evoluzione del nostro pianeta. Nelle profondità dei loro cristalli, infatti, possono rimanere intrappolati minerali che conservano intatte le caratteristiche chimiche di ambienti terrestri scomparsi da miliardi di anni. È proprio attraverso queste eccezionali testimonianze geologiche che un gruppo internazionale di ricercatori è riuscito a ricostruire alcuni aspetti fondamentali della Terra primordiale, risalendo a oltre 2,5 miliardi di anni fa, durante l’Eone Archeano. Lo studio, coordinato da Vincenzo Stagno del Dipartimento di Scienze della Terra della Sapienza Università di Roma e realizzato con la collaborazione di ricercatori di istituti e università di Belgio, Cina, Germania e Russia, è stato pubblicato sulla rivista scientifica Science Advances.
La ricerca ha permesso di ricostruire le caratteristiche, la temperatura e soprattutto lo stato di ossidazione dell’antica crosta oceanica che, attraverso i processi di subduzione, veniva trascinata nelle profondità del mantello terrestre. I risultati indicano che quella crosta si era formata a partire da un mantello significativamente più povero di ossigeno rispetto a quello attuale.
“Questi diamanti funzionano come vere e proprie capsule del tempo, proteggendo minerali di grandissima rilevanza. Hanno registrato e tramandato la chimica di un mantello che oggi non esiste più, la cui composizione è stato ora svelata – spiega Vincenzo Stagno – Questo straordinario risultato è stato possibile solo grazie a un gruppo internazionale che ha messo insieme campioni unici, competenze analitiche e strumenti di grandi infrastrutture di ricerca“.
Diciannove diamanti come archivi geologici
Al centro dell’indagine ci sono 19 diamanti provenienti dai celebri camini kimberlitici della Yakutia, in Siberia, tra cui i giacimenti di Udachnaya e Mir. Si tratta di diamanti della categoria degli eclogitici, formatisi all’interno di rocce derivate da antica crosta oceanica, sprofondata nel mantello terrestre attraverso la subduzione più di 2,5 miliardi di anni fa. La particolarità di questi campioni risiede nei minerali microscopici rimasti intrappolati al loro interno durante la formazione dei cristalli. A differenza delle rocce che, nel corso del tempo, sono entrate in contatto con i fluidi del mantello subendo alterazioni anche profonde, le inclusioni protette dai diamanti sono rimaste isolate dall’ambiente esterno, conservando informazioni preziose sulle condizioni originarie.
Un caso, in particolare, ha offerto agli studiosi un’opportunità scientifica eccezionale: uno dei diamanti recuperati era ancora fisicamente unito alla propria roccia madre. Una circostanza che ha consentito di confrontare direttamente i minerali rimasti protetti all’interno del cristallo con quelli della roccia circostante, mettendo a disposizione un termine di paragone particolarmente significativo.
Temperature fino a 1.550 gradi e profondità di 280 km
Per ricostruire le condizioni in cui si sono formati i diamanti, il gruppo di ricerca ha combinato microanalisi chimiche e spettroscopiche con dati petrologici sperimentali. In particolare, gli scienziati hanno misurato il rapporto tra ferro ossidato e ferro totale nelle inclusioni minerali, utilizzando queste informazioni per risalire alle caratteristiche dell’ambiente geologico originario. Le analisi hanno stabilito che i cristalli si sono formati a profondità comprese tra 180 e 280 km, a temperature tra circa 1.050°C e 1.550°C, a partire da fluidi ricchi di acqua e carbonati. La composizione chimica dei minerali ha inoltre permesso di ricostruire il cosiddetto protolite, ovvero la roccia originaria dalla quale si sono sviluppati i materiali analizzati. Si trattava di un magma basaltico generato dalla fusione del mantello archeano, con caratteristiche differenti rispetto ai basalti che si formano oggi lungo le dorsali oceaniche.
Un ruolo determinante è stato svolto dal vanadio, utilizzato come indicatore dello stato di ossidazione originario conservato nei cristalli. Proprio questo elemento ha consentito di individuare una differenza sostanziale tra il mantello terrestre dell’Archeano e quello contemporaneo: miliardi di anni fa, il mantello convettivo presentava condizioni significativamente più riducenti, con una minore disponibilità di ossigeno rispetto a oggi.
Una nuova chiave per comprendere l’evoluzione della Terra
La scoperta aggiunge un tassello importante alla ricostruzione della storia geologica del pianeta. Comprendere come fosse composto il mantello terrestre nelle sue fasi più antiche significa, infatti, approfondire i processi che hanno influenzato l’evoluzione della crosta, dell’atmosfera e del sistema terrestre nel suo complesso.
I risultati dello studio aprono nuove prospettive anche sul ciclo profondo del carbonio, cioè sui meccanismi attraverso i quali questo elemento viene trasferito e immagazzinato tra la superficie e le zone più profonde del pianeta. Processi che hanno contribuito a determinare nel tempo le caratteristiche della Terra, fino a renderla il pianeta dinamico e ospitale che conosciamo.
“Le inclusioni nei diamanti sono l’unico geomateriale che ci arriva intatto da centinaia di chilometri di profondità e da miliardi di anni fa – commenta Fabrizio Nestola, professore ordinario di Mineralogia all’Università di Padova e tra i massimi esperti mondiali di inclusioni nei diamanti naturali – Questo lavoro le interroga da una prospettiva diversa, quella dello stato redox del mantello e del ciclo profondo del carbonio, interpretato con l’ausilio dei modelli petrologici, e mostra quanto possano ancora raccontarci sulla Terra primordiale“.
Ancora una volta, dunque, piccoli frammenti minerali custoditi all’interno dei diamanti si rivelano strumenti straordinari per esplorare il passato più remoto della Terra. Una memoria geologica rimasta intatta per oltre due miliardi e mezzo di anni e oggi finalmente accessibile alla ricerca scientifica.
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