Los diamantes a veces se describen como mensajeros de las profundidades de la tierra; los científicos los estudian de cerca para conocer las profundidades que, de otro modo, serían inaccesibles de las que proceden. Pero los mensajes suelen ser difíciles de leer. Ahora, un equipo ha ideado una forma de resolver dos acertijos de larga data:las edades de los diamantes individuales que contienen fluidos, y la química de su material parental. La investigación les ha permitido esbozar eventos geológicos que se remontan a más de mil millones de años, un avance potencial no solo en el estudio de los diamantes, sino de evolución planetaria.

Los diamantes de calidad gema son celosías casi puras de carbono. Esta pureza elemental les da su brillo; pero también significa que contienen muy poca información sobre sus edades y orígenes. Sin embargo, algunos especímenes de menor grado albergan imperfecciones en forma de pequeñas bolsas de líquido, remanentes de los fluidos más complejos a partir de los cuales evolucionaron los cristales. Al analizar estos fluidos, los científicos del nuevo estudio calcularon los momentos en que se formaron diferentes diamantes, y las cambiantes condiciones químicas a su alrededor.

"Abre una ventana, bueno, digamos, incluso una puerta, a algunas de las preguntas realmente importantes "sobre la evolución de la tierra profunda y los continentes, dijo el autor principal Yaakov Weiss, científico adjunto del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, donde se realizaron los análisis, y profesor titular de la Universidad Hebrea de Jerusalén. "Esta es la primera vez que podemos obtener edades confiables para estos fluidos". El estudio fue publicado esta semana en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Se cree que la mayoría de los diamantes se forman entre 150 y 200 kilómetros por debajo de la superficie, en masas de roca relativamente frías debajo de los continentes. El proceso puede remontarse a 3.500 millones de años, y probablemente continúe hoy. De vez en cuando, son llevados hacia arriba por poderosos, erupciones volcánicas profundas llamadas kimberlitas. (No espere ver una erupción hoy; los depósitos de kimberlita más jóvenes conocidos tienen decenas de millones de años).

Gran parte de lo que sabemos sobre los diamantes proviene de experimentos de laboratorio, y estudios de otros minerales y rocas que producen los diamantes, o incluso a veces están encerrados dentro de ellos. Los 10 diamantes que estudió el equipo procedían de minas fundadas por la empresa De Beers en Kimberley y sus alrededores. Sudáfrica. "Nos gustan los que nadie más quiere realmente, "dijo Weiss, fibroso, especímenes de aspecto sucio que contienen impurezas sólidas o líquidas que los descalifican como joyas, pero llevan información química potencialmente valiosa. Hasta ahora, la mayoría de los investigadores se han concentrado en inclusiones sólidas, como pequeños trozos de granate, para determinar las edades de los diamantes. Pero las edades que indican las inclusiones sólidas pueden ser discutibles, porque las inclusiones pueden haberse formado o no al mismo tiempo que el propio diamante. Fluidos encapsulados, por otra parte, son lo real, la materia a partir de la cual se formó el diamante.

Lo que hicieron Weiss y sus colegas fue encontrar una manera de fechar los fluidos. Lo hicieron midiendo trazas de torio y uranio radiactivos, y sus proporciones al helio-4, un isótopo raro que resulta de su desintegración. Los científicos también calcularon la velocidad máxima a la que las ágiles moléculas de helio pueden filtrarse del diamante, sin los cuales datos, las conclusiones sobre edades basadas en la abundancia del isótopo podrían arrojarse muy lejos. (Como resulta, los diamantes son muy buenos para contener helio).

El equipo identificó tres períodos distintos de formación de diamantes. Todo esto tuvo lugar dentro de masas rocosas separadas que finalmente se fusionaron en la África actual. La más antigua tuvo lugar hace entre 2.600 millones y 700 millones de años. Las inclusiones fluidas de esa época muestran una composición distinta, extremadamente rico en minerales de carbonato. El período también coincidió con la acumulación de grandes cadenas montañosas en la superficie, aparentemente por las colisiones y el aplastamiento de las rocas. Estas colisiones pueden haber tenido algo que ver con la producción de los fluidos ricos en carbonato que se encuentran debajo, aunque exactamente cómo es vago, dicen los investigadores.

La siguiente fase de formación de diamantes abarcó un período de tiempo posible de 550 millones a 300 millones de años, a medida que el continente protoafricano continuaba reorganizándose. En este momento, las inclusiones líquidas muestran, los fluidos tenían un alto contenido de minerales de sílice, indicando un cambio en las condiciones subterráneas. El período también coincidió con otro episodio importante de construcción de montañas.

La fase conocida más reciente tuvo lugar entre hace 130 millones y 85 millones de años. De nuevo, la composición del fluido cambió:Ahora, tenía un alto contenido de compuestos salinos que contenían sodio y potasio. Esto sugiere que el carbono del que se formaron estos diamantes no provino directamente de las profundidades de la tierra, sino más bien de un fondo oceánico que fue arrastrado bajo una masa continental por subducción. Esta idea, que el carbono de algunos diamantes puede reciclarse de la superficie, una vez se consideró improbable, pero una investigación reciente de Weiss y otros ha aumentado su vigencia.

Un hallazgo intrigante:al menos un fluido encapsulado en diamantes de las eras más antigua y más joven. Muestra que se pueden agregar nuevas capas a los cristales viejos, permitiendo que los diamantes individuales evolucionen durante vastos períodos de tiempo.

Fue al final de este período más reciente, cuando África había asumido en gran medida su forma actual, que una gran floración de erupciones de kimberlita llevó todos los diamantes que el equipo estudió a la superficie. Los restos solidificados de estas erupciones se descubrieron en la década de 1870, y se convirtió en las famosas minas De Beers. Exactamente lo que provocó su erupción sigue siendo parte del rompecabezas.

Las diminutas gotas recubiertas de diamantes proporcionan una forma poco común de vincular los eventos que tuvieron lugar hace mucho tiempo en la superficie con lo que estaba sucediendo al mismo tiempo muy abajo. dicen los científicos. "Lo fascinante es, puede restringir todos estos diferentes episodios de los fluidos, "dijo Cornelia Class, geoquímico de Lamont-Doherty y coautor del artículo. "El sur de África es uno de los lugares mejor estudiados del mundo, pero muy pocas veces hemos podido ver más allá de las indicaciones indirectas de lo que sucedió allí en el pasado ".

Cuando se les preguntó si los hallazgos podrían ayudar a los geólogos a encontrar nuevos depósitos de diamantes, Weiss solo se rió. "Probablemente no, ", dijo. Pero, él dijo, el método podría aplicarse a otras zonas del mundo productoras de diamantes, incluida Australia, Brasil, y el norte de Canadá y Rusia, para desenredar las historias profundas de esas regiones, y desarrollar nuevos conocimientos sobre cómo evolucionan los continentes.

"Estas son preguntas realmente importantes, y la gente tardará mucho en llegar a ellos, ", dijo." Voy a ir a la pensión, y aún no he terminado esa caminata. Pero al menos esto nos da algunas ideas nuevas sobre cómo descubrir cómo funcionan las cosas ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de Earth Institute, Universidad de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.