Neue Messungen zeigen: Entstehung von Diamanten ist noch nicht geklärt

Erkenntnisse aus Wien stellen gängige Modelle infrage.

Unter enormem Druck und bei großer Hitze bleibt Kohlendioxid (CO ) in der Regel stabil und zerfällt nicht zu Diamant und Sauerstoff, wie ursprünglich angenommen. Das fanden Forscher aus Wien und Florenz im Rahmen eines Experiments heraus: Ihre Forschungsergebnisse, die auch Fragen zur Entstehung der Edelsteine aufwerfen, stellen sie nun im Fachblatt „Nature Communications“vor.

Nur ein Bruchteil des klimarelevanten Treibhausgases CO ist in der Atmosphäre unserer Erde freigesetzt. Der Hauptteil von Kohlendioxid ist in fester Form in Karbonatgesteinen gebunden, gelangt durch Plattentektonik in die Tiefe unseres Planeten oder wird durch vulkanische Eruptionen aus Gesteinsschmelzen wieder freigesetzt. Mit mehr als 99,9 Prozent Anteil am Gesamtkohlenstoff stellt die Lithosphäre bis in den tiefen Erdmantel den größten Kohlenstoffspeicher dar. Das österreichisch-italienische Forschungsteam simulierte daher in seinem Experiment an der Europäischen Synchrotronstrahlquelle ESRF im französischen Grenoble die Bedingungen in rund 2500 Kilometern Tiefe im unteren Erdmantel. Die Forscher setzten in einer sogenannten Diamantstempelzelle CO dem gewaltigen Druck von 1,2 Millionen Bar aus, also dem 1,2-millionenfachen Atmosphärendruck. Zusätzlich erhitzten sie die derart komprimierte Probe mit einem fokussierten Infrarot-Laser auf eine Temperatur von etwa 2700 Kelvin (rund 2400 Grad Celsius). Das entspricht der Temperatur tief im Erdinneren.

Das CO zerfiel jedoch nicht wie erwartet zwingend in die Komponenten Diamant und Sauerstoff. Das verdichtete Kohlendioxid wurde zu einem glasartigen Festkörper. Die beobachtete Struktur entsprach jener des Silikatminerals Cristobalit. „Nun haben wir erstmals einen experimentellen Nachweis, dass freies CO tatsächlich in der Natur in diesen Tiefen existieren könnte“, so Ronald Miletich von der Uni Wien. Zudem wurde bei den Analysen klar, dass die erwartete Zersetzung des CO eine Folge der Untersuchungsbedingungen war, weil sehr heißes Kohlendioxid „mit einer der Komponenten der Diamantstempelzelle reagieren kann“. Aufgrund der Erkenntnisse müssten gängige Modelle über die Bildung von Diamanten durch die einfache Zersetzung von CO überdacht werden, so die Forscher. Auch geochemische Modelle der Abläufe im Erdmantel sollten hinterfragt werden. (APA/red.)