Oltre 50 anni di studi sperimentali finalizzati a comprendere di cosa sia fatto l’interno della Terra hanno portato alla scoperta di importanti minerali (wadsleyite, ringwoodite, bridgmanite e ferropericlasio) considerati essere rappresentativi della composizione mineralogica del pianeta a profondità maggiori di 400 km. Simulazioni in laboratorio delle condizioni primordiali di pressione (10.000 atmosfere ogni 30 km di profondità) e temperatura (3 °C ogni 100 metri) hanno dimostrato che questi minerali furono tra i primi a formarsi man mano che il nucleo terrestre – una lega di Ferro e Nichel – solidificava a seguito del raffreddamento della palla di magma che costituiva il nostro pianeta più di 4.5 miliardi di anni fa. Eppure, la composizione chimica e mineralogica dell’interno della Terra risulta ancora poco nota, perché le osservazioni dirette – essendo piuttosto complesse – non sono numerose. Il team di ricercatori guidato da Chiara Anzolini del Dipartimento di Geoscienze dell’Università di Padova ha studiato diamanti super-profondi molto rari scoprendo al loro interno decine di micro inclusioni di minerali contenenti ferro a differenti stati di ossidazione (ferro metallico, ferroso e ferrico). Questi sono spesso “testimoni” attendibili della composizione chimica e mineralogica dell’ambiente in cui i diamanti stessi cristallizzano.
“Di sicuro è improbabile che a una profondità di 300-1000 chilometri vi sia ossigeno libero capace di ossidare, cioè arrugginire, i minerali presenti, dando vita a nuovi solidi. Per questa ragione il diamante diventa una sorta di navicella di informazioni sulla presenza di fasi metalliche e carbonio allo stato elementare – dice Chiara Anzolini, ora ricercatrice post-doc al Department of Earth and Atmospheric Sciences della University of Alberta in Canada. La sequenza di minerali decifrata all’interno del diamante super-profondo in esame è simile a quanto già osservato da altri ricercatori in passato. Rispetto agli studi precedenti, però, i rapporti volumetrici tra questi minerali sono tali che possono essersi formati solo dalla decomposizione di un minerale la cui formula chimica proposta, sebbene ancora oggetto di dibattito, è Fe4O5”.
Questo minerale ad oggi viene osservato solo come prodotto di esperimenti condotti in laboratorio ad alta pressione e temperatura. La cristallizzazione di un diamante in profondità è un processo che richiede queste condizioni, ma soprattutto bassi quantitativi di ossigeno: se non fosse così minerali contenti carbonio ossidato, quali magnesite e calcite, sarebbero più presenti. “Le inclusioni di minerali presenti all’interno del diamante osservato da Chiara Anzolini, proprio perché contenenti Ferro con vari stati di ossidazione, suggeriscono – precisa Vincenzo Stagno, professore associato di petrologia e termodinamica sperimentale dell’Università La Sapienza di Roma – che c’è stata una perturbazione chimica in profondità dovuta all’interazione del mantello terrestre con porzioni maggiormente ossigenate, probabilmente dovute al processo di subduzione terrestre”.
