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Géologie : un cristal insaisissable prédit il y a des décennies a été découvert à l’intérieur d’un diamant du manteau inférieur

Le cristal insaisissable qui a été prédit il y a des décennies a été découvert piégé à l’intérieur d’un diamant à plus de 410 miles sous terre.

  • Le type à haute pression de pérovskite de silicate de calcium a été prédit en 1967
  • Mais il est de nature sans précédent, car il est instable dans les conditions environnantes
  • Des experts dirigés par l’Université du Nevada ont trouvé un échantillon de diamants du Botswana
  • Ils distinguèrent sa structure et lui donnèrent le nom officiel « davemaoite »


Un cristal insaisissable prédit il y a des décennies a finalement été découvert piégé à l’intérieur d’un diamant au plus profond de la terre.

La pérovskite de silicate de calcium à haute pression – un minéral prédit en 1967, mais jamais vu auparavant dans la nature – a été trouvée dans des diamants du manteau inférieur.

Des chercheurs dirigés par l’Université du Nevada ont utilisé la diffraction des rayons X synchrotron pour caractériser le composé cristallin, qu’ils ont nommé « davemaoite ».

Sur la base de leurs résultats, la davemaoïte est maintenant confirmée comme un nouveau minéral par l’Association minéralogique internationale.

Le choix du nom honore le travail de l’éminent géophysicien sino-américain Ho-Kwang « Dave » Mao dans le domaine de la pétrologie profonde.

Le diamant a été formé avec des inclusions de davemaoite à plus de 410 miles (660 km) sous la surface de la Terre et a été découvert à la mine Uraba au Botswana.

Des experts dirigés par l'Université du Nevada ont utilisé la diffraction des rayons X synchrotron sur le diamant (photo) pour caractériser le composé cristallin, qu'ils ont nommé

Des experts dirigés par l’Université du Nevada ont utilisé la diffraction des rayons X synchrotron sur le diamant (photo) pour caractériser le composé cristallin, qu’ils ont surnommé « davemaoite ».

Ne pas accepter l’imitation

Les minéraux ne peuvent être confirmés et donner un nom approprié qu’après que leur présence dans la nature a été découverte.

C’est pourquoi la davemaoite vient d’être approuvée par l’Association minéralogique internationale, malgré le fait que du silicate de calcium à haute pression (CaSiO₃) ait été synthétisé en laboratoire en 1975.

Bien sûr, cela représente un défi pour les minéraux que l’on ne trouve que dans l’étage à haute pression. Ils nécessitent des conditions spéciales, comme être recouverts de diamants, pour survivre lorsqu’ils atteignent la surface de la Terre.

« Personne n’a jamais réussi à récupérer du silicate de calcium à haute pression du manteau inférieur auparavant. » suspendu Yingwe Fei, géophysicien de la Carnegie Institution for Science à Washington, DC, n’a pas participé à l’étude.

Ceci, a-t-il expliqué, « parce que la pérovskite de silicate de calcium à haute pression est » non étouffable « , ce qui signifie qu’elle ne peut pas conserver sa structure après avoir été retirée de son environnement à haute pression.

En 1975, des scientifiques de l’Australian National University ont pu fabriquer cette phase à haute pression en laboratoire en comprimant du silicate de calcium dans une cellule dite « à enclume de diamant » chauffée à 1400-1800 degrés Celsius à l’aide d’un laser.

Le Dr Fei a noté que l’échantillon normal des chercheurs « montre un schéma de diffraction des rayons X compatible avec la phase à haute pression du silicate de calcium et de la pérovskite ».

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L’étude a été menée par le minéralogiste Oliver Chuner de l’Université du Nevada à Las Vegas et ses collègues, qui ont également découvert auparavant le seul autre spécimen naturel d’un minéral à haute pression, la bridgemanite, dans une météorite choquée.

L’équipe a démontré que la pérovskite de silicate de calcium est l’un des minéraux les plus importants sur le plan géochimique dans le manteau inférieur, en grande partie parce qu’elle concentre des éléments incompatibles dans le manteau supérieur.

Ceux-ci incluent les éléments des terres rares et les isotopes radioactifs à vie longue tels que le thorium et l’uranium qui contribuent de manière importante à la chaleur du manteau.

« Nos observations indiquent que la davemaoite contient également du potassium en plus de l’uranium et du thorium dans sa composition », ont écrit les chercheurs dans leur article.

« Par conséquent, les abondances régionales et mondiales de davemaoite influencent le bilan thermique du manteau profond, où le minéral est dynamiquement stable. »

Des chercheurs dirigés par l'Université du Nevada ont utilisé la diffraction des rayons X synchrotron pour caractériser le composé cristallin, qu'ils ont nommé

Sur la base des découvertes de l'équipe, la davemaoite a maintenant été confirmée comme un nouveau minéral par l'Association minéralogique internationale.  Sur la photo : une carte de diffraction des rayons X montrant, au centre, une inclusion de davemaoite

Des chercheurs dirigés par l’Université du Nevada ont utilisé la diffraction des rayons X synchrotron pour caractériser le composé cristallin, qu’ils ont nommé « davemaoite ». Sur la base de leurs résultats, la davemaoïte a été confirmée comme un nouveau minéral par l’International Mineralogical Association. Sur la photo : réflexion de la lumière, gros plan de diamants dans une ligne de faisceaux de rayons X (à gauche) et une carte de diffraction des rayons X montrant, au milieu, une inclusion davimoïde (à droite)

Les travaux de Tschauner et al. Il inspire l’espoir de découvrir d’autres phases de haute pression difficiles dans la nature, soit par des recherches minutieuses sur des diamants aux racines profondes, soit sur des météorites très choquées, écrit Yingwei Fei dans une perspective connexe.

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De tels échantillons directs du manteau inférieur inaccessible combleraient notre manque de connaissances sur la composition chimique et l’hétérogénéité de l’ensemble du manteau de notre planète.

Les résultats complets de l’étude ont été publiés dans la revue Science.

Les diamants avec inclusion de davemaoite se sont formés à plus de 610 miles (410 miles) sous la surface de la Terre - et ont été découverts à la mine Uraba au Botswana

Les diamants avec inclusion de davemaoite se sont formés à plus de 610 miles (410 miles) sous la surface de la Terre – et ont été découverts à la mine Uraba au Botswana

HO-KWANG « DAVE » MAO

Après avoir confirmé la présence d’un échantillon naturel de pérovskite de silicate de calcium à haute pression, le professeur Tschauner et ses collègues ont choisi de lui donner le nom officiel de « davemaoite ».

C’était en l’honneur du travail de l’éminent géophysicien sino-américain Ho-Kwang ‘Dave’ Mao, 80 ans, dans le domaine de la pétrologie profonde.

Le Dr Mao, qui a mené ses recherches au laboratoire géophysique de la Carnegie Institution à Washington, est un utilisateur prolifique de la cellule à enclume de diamant, un outil qui peut créer des pressions extrêmement élevées en laboratoire.

Les points saillants de ses recherches incluent une lecture de pression statique validée de plus de 1 mégabar, ainsi que la détermination de la composition et de la structure du premier supraconducteur à haute température connu avec une température critique supérieure au point d’ébullition de l’azote liquide.

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