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미국 카네기 연구소(Carnegie Institution for Science)의 연구진은 지구 맨틀에서 형성된 세계에서 가장 크고 가치 있는 다이아몬드가 어떻게 형성되었는지를 설명했다. 이 연구에서 사용된 다이아몬드 중에서 가장 큰 것은 9.6 캐럿이다. 이번 연구진은 보석 다이아몬드를 가공하고 난 후의 조각들을 분석했다. 이번 연구진은 이런 다이아몬드들이 탄소, 황, 메탄, 수소, 철, 니켈의 혼합물로 만들어진 매우 작은 금속 입자들을 가진다는 것을 확인했다. 이런 내포물들은 다이아몬드가 액체 금속이 존재하는 지구 맨틀에서 형성되었다는 것을 보여주고 있다. 이 연구는 순수한 탄소가 큰 보석 다이아몬드를 형성하기 위해서 액체 금속으로부터 결정화될 수 있다는 것을 보여주었다. 다이아몬드는 지구 맨틀 깊숙한 곳에서 형성되고 화산 폭발로 지구 표면으로 배출된다. 다이아몬드에 포함된 불순물들은 압력, 온도, 화학적 조건에 따라서 지구 심부의 화학적 작용을 알 수 있게 한다. 한 번 형성된 다이아몬드는 결정 구조 속에 포함된 모든 미네랄을 보호하는 독특한 능력을 가진다. 대부분의 다이아몬드는 약 90-150 마일 아래에서 형성된다. 그러나 소위 ldquo;초깊이(superdeep) rdquo; 다이아몬드는 훨씬 더 깊은 곳(240 마일 이하)에서 형성된다. 이번 연구진은 큰 보석 다이아몬드가 초깊이 다이아몬드의 일종이라는 것을 최초로 증명했다. 이번 연구진은 조사된 다이아몬드 속에서 매우 작은 규산염을 확인했다. 이런 매우 작은 금속 샘플들은 메탄과 수소와 관련이 있고 맨틀의 깊이에 따른 산소의 작용을 알 수 있게 한다. 표면 근처에서, 맨틀은 산화 작용을 수행한다. 그래서 탄소가 이산화탄소의 형태로 존재한다. 그러나 더 깊이 내려갈수록, 이런 맨틀 영역은 산화 또는 환원이 반대로 형성된다. 이것은 철-니켈 액체 금속이 여기서 형성되게 한다. 환원된 영역이 지구 맨틀에서 발견될 수 있다는 사실은 이론적으로 예측되었지만, 실제 샘플에서 확인된 적은 없었다. 이 연구결과는 다이아몬드 형성과 심부 맨틀의 조건 사이의 직접적인 연관관계를 보여주었다. 이런 금속 혼합물의 존재는 지구 심부를 더 잘 이해하는데 큰 영향을 끼칠 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Science에 ldquo;Large gem diamonds from metallic liquid in Earth rsquo;s deep mantle ldquo; 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1126/science.aal1303). |
