Diamant toont aan dat er water in de aardmantel zit

De oorsprong van de hydrosfeer op aarde - het water op, onder en boven het oppervlak van de aarde- zit diep in de aarde, in de mantel. Het is echter niet duidelijk hoeveel water er in de aarde zit, niet in de oceanen en de aardkorst, maar in de dieperliggende lagen zoals de aardmantel, en al evenmin is duidelijk waar het zich zou bevinden. 

Het was al geweten uit de theorie en uit experimenten dat de bovenste mantel van de aarde, die gedomineerd wordt door het mineraal olivijn, niet veel water kan opslaan. De volgende zone in de aarde, de overgangszone die zich tussen 410 en 660 kilometer diepte uitstrekt, biedt meer mogelijkheden om water op te slaan. Het olivijn verandert hier immers onder de immense druk in de polymorfen - andere vormen van hetzelfde mineraal - wadsleyiet en ringwoodiet, en die kunnen tot 2,5 procent van hun gewicht aan water bevatten.

Ringwoodiet moet dus in de aardmantel voorkomen, maar tot nu toe was het nog nooit in natuurlijke vorm op aarde gevonden. Het was enkel synthetisch vervaardigd in laboratoria en gevonden in meteorieten, die dus geen aardse oorsprong hebben.

Nu hebben onderzoekers het echter gevonden in een diamant uit Juina in Brazilië, die in kimberliet aan de oppervlakte is gebracht. Kimberliet is een stollingsgesteente dat in heftige uitbarstingen van magma erg snel aan de oppervlakte komt van zeer diep in de aarde, wel zo'n 100 tot 200 kilometer diep.

In het ringwoodiet vonden de onderzoekers water, zo'n 1 procent. Dat lijkt niet veel, maar aangezien ringwoodiet het grootste deel uitmaakt van de overgangszone van de aardmantel, kan het om een enorme massa water gaan. Hoewel nog niet duidelijk is hoe wijd verspreid het waterrijke ringwoodiet is, is het het eerste directe bewijs dat water opgeslagen kan worden diep in de planeet.Het team heeft zijn bevindingen gepubliceerd in het vakblad Nature.

De leider van het team, professor Graham Pearson van de University of Alberta in Canada, zei aan de BBC: "De ontdekking zet de unieke waarde van natuurlijke diamanten in het licht voor het vangen en bewaren van fragmenten uit de diepe aarde. Het is ongelooflijk om te denken dat, terwijl je dit exemplaar in je hand houdt, de overblijvende druk aan het raakvlak tussen de diamant en het ingesloten ringwoodiet 20.000 atmosfeer is." (Een atmosfeer is zowat de druk op het aardoppervlak.) Hij voegde er aan toe dat de diamant er uitzag alsof hij "naar de hel en terug geweest is, wat hij ook gedaan heeft".

Doctor Sally Gibson van de Britse University of Cambridge, die niet aan het onderzoek heeft deelgenomen, zei de BBC: "Het vinden van water in zulke grote concentraties is een bijzonder belangrijke stap in ons inzicht in de ultieme oorsprong van het water dat nu op het oppervlakte van de aarde aanwezig is."

Professor Joseph Smyth van de Amerikaanse University of Colorado bestudeert al jaren ringwoodiet en gelijkaardige mineralen die op synthetische wijze vervaardigd worden in zijn laboratorium. "Het is fantastisch!", zo zei hij. Het laat veronderstellen dat het binnenste van de aarde verschillende malen de hoeveelheid water in de oceanen kan bewaren. Het vertelt ons ook dat waterstof een essentieel ingrediënt is in de aarde, en niet later is toegevoegd door kometen. De ontdekking impliceert dat waterstof mogelijk de inwendige processen van de aarde controleert, net zoals het de processen aan de oppervlakte controleert, en dat waterplaneten, zoals de aarde, veel voorkomend kunnen zijn in ons sterrenstelsel."