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Scoperta del minerale della Terra interna, Davemaoite (CaSiO3-perovskite) sulla superficie terrestre

SCIENZESCIENZE DELLA TERRAScoperta del minerale della Terra interna, Davemaoite (CaSiO3-perovskite) sulla superficie terrestre

Il minerale Davemaoite (CaSiO3-perovskite, il terzo minerale più abbondante nello strato inferiore del mantello interno della Terra) è stato scoperto per la prima volta sulla superficie terrestre. È stato trovato intrappolato all'interno di un diamante. La perovskite si trova naturalmente SOLO nello strato inferiore del mantello all'interno della Terra in condizioni di temperatura e pressione estremamente elevate. Questa prima scoperta in natura del minerale della terra interna è importante per la geologia per una migliore comprensione delle dinamiche della Terra profonda.  

La perovskite è un minerale costituito da ossido di calcio titanio (CaTiO3). Qualsiasi altro minerale con una struttura cristallina simile è chiamato perovskite. Questo rende la perovskite una classe di composti che hanno lo stesso tipo di struttura cristallina del CaTiO3 (struttura perovskite).    

Perovskite di calcio-silicato (CaSiO3-perovskite o CaPv) è un minerale importante perché è il terzo minerale più abbondante1 (7% in volume) nello strato inferiore del mantello di Terradell' interno e svolge un ruolo significativo nella dinamica del calore dell' Terral'interno. Per mettere le cose in prospettiva, dei tre strati della Terra, lo strato del mantello, tra il nucleo denso surriscaldato e il sottile strato di crosta esterna, costituisce l'84% del volume totale della Terra mentre lo strato del mantello inferiore da solo comprende il 55% del Terra e si estende da 670 a 2900 km di profondità. La tabella seguente fornisce una vista istantanea del luogo della perovskite all'interno della Terra.  

Tabella: Luogo dello strato ricco di perovskite all'interno della Terra  

Profondità (dalla superficie al nucleo)  Lo strato terrestre  


Temperatura 


Composizione e stato  


0-100 km  Crosta    
100-670 km  Mantello esterno (mantello superiore)  da 200 °C a 900 °C 
quasi esclusivamente solido, può scorrere solo molto lentamente, costituito da rocce, circa il 55% di olivina e il 35% di pirosseno, e dal 5 al 10% di ossido di calcio e ossido di alluminio. 
670 – 2900 km  Mantello interno  (Mantello inferiore) 


Da 1650 °C a 2350 °C 


composto principalmente da tre minerali: bridgmanite, ferropericlasio e perovskite di calcio-silicato (CaSiO3-perovskite). Le rocce del mantello hanno plasticità, quindi si insinuano in risposta alla temperatura e alla pressione. La convezione del mantello è il fenomeno del movimento verso l'alto del materiale del mantello che trasferisce calore dal nucleo verso la superficie.   
2900 - 5100 km  Nucleo esterno  
da 2204 °C a 4982 °C fatto di metalli liquidi 
5100 - 6378 km  Nucleo interno  
4,982 ° C 
fatto di metalli solidi  

Le perovskiti insieme ad altri minerali nello strato del mantello svolgono un ruolo chiave nella dinamica della terra profonda che coinvolge il trasferimento di calore dal nucleo verso la superficie, chiamato convezione del mantello. Nonostante la sua abbondanza e importanza, la perovskite non è mai stata recuperata dallo strato inferiore del mantello, perché perde la sua struttura quando viene rimossa dalle sue condizioni di alta pressione.  

I ricercatori hanno ora segnalato la scoperta della perovskite di silicato di calcio come inclusione di diamante in un campione naturale. Il diamante è stato trovato nella miniera di Orapa, in Botswana, decenni fa ed è stato acquistato da un mineralogista degli Stati Uniti nel 1987. Il team di ricercatori ha studiato il diamante per alcuni anni alla ricerca di qualsiasi minerale intrappolato nelle profondità della Terra.  

Il team di ricerca guidato da Oliver Tschauner ha impiegato la diffrazione dei raggi X di sincrotrone per studiare la struttura interna dei puntini scuri infinitesimamente piccoli in un diamante ritenuto perovskite dallo strato inferiore del mantello ed è stato in grado di trovare prove definitive di CaSiO3-perovskite cubica strutturalmente conservata. là2.  

Ulteriori studi strutturali e chimici hanno indicato che il minerale aveva grandi quantità di potassio intrappolato, il che implica che questa perovskite potrebbe ospitare tre dei principali elementi che producono calore (l'uranio e il torio erano precedentemente noti) che influenzano la generazione di calore all'interno della Terra. Hanno chiamato il minerale "davemaoite" (dal geofisico Ho-kwang "Dave" Mao) che è stato approvato come nuovo minerale naturale. I ricercatori pensano che il minerale possa aver avuto origine dallo strato inferiore del mantello tra 650 e 900 km di profondità sotto la superficie terrestre 3,4

Sorprendentemente, CaSiO3 È stato riferito che la perovskite è stata scoperta in un diamante della Terra delle profondità dal Sudafrica nel 2018, tuttavia il team di ricerca non aveva affermato la scoperta ufficiale di un nuovo minerale 5

Questa scoperta, insieme a ulteriori scoperte di altri minerali in futuro, dovrebbe arricchire la comprensione dell'evoluzione del mantello terrestre.  

***

Riferimenti:  

  1. Zhang Z., et al 2021. Conducibilità termica di CaSiO3 perovskite in condizioni di mantello inferiore. Physical Review B. Volume 104, Issue 18 – 1. Pubblicato il 4 novembre 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.184101 
  1. Fei, Y. 2021. Perovskite recuperata dal mantello inferiore, Science. Pubblicato l'11 novembre 2021. Vol 374, Issue 6569 pp. 820-821. Scienza (2021). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abm4742 
  1. Tschauner, O. et al. Scoperta di davemaoite, CaSiO3-perovskite, come minerale del mantello inferiore. Scienza. 11 novembre 2021. Vol 374, Issue 6569 pp. 891-894. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abl8568 
  1. Università del Nevada 2021. Notizie - Ricerca in breve: il primo minerale terrestre scoperto in natura. [Pubblicato il 15 novembre 2021. Disponibile online su https://www.unlv.edu/news/release/research-brief-first-ever-interior-earth-mineral-discovered-nature  
  1. Nestola, F., Korolev, N., Kopylova, M. et al. La perovskite CaSiO3 in diamante indica il riciclo della crosta oceanica nel mantello inferiore. Natura 555, 237-241 (2018). https://doi.org/10.1038/nature25972  

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Caporedattore, Scientific European

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