Объектом исследования стало гидротермальное поле в кальдере Хигаси-Аогасима-Нолл, расположенной в Тихом океане к востоку от острова Аогасима, примерно в 360 километрах южнее Токио. В этой зоне находятся три активных гидротермальных поля с «черными» и «белыми» курильщиками, где формируются залежи пирита и других минералов. Еще в 2015 году ученые обнаружили здесь необычно высокое содержание золота — максимальный показатель достигал 275 частей на миллион, а средний составлял 102 ppm. Для сравнения, в большинстве известных глубоководных месторождений концентрация этого металла находится в диапазоне от 0,01 до 43 ppm.
Исследователей заинтересовало не только золото, видимое в виде отдельных зерен, но и вероятность того, что драгоценный металл может находиться непосредственно внутри пирита. Чтобы проверить эту гипотезу, с помощью роботизированных подводных аппаратов были собраны образцы пород с глубины более 700 метров. Затем специалисты выполнили высокоточный масс-спектрометрический анализ через микроскопические отверстия в кристаллах.
Результаты оказались неожиданными. Анализ показал, что содержание золота в отдельных образцах пирита достигало 19 231 части на миллион. При этом металл не образовывал самостоятельных включений, а внедрялся в кристаллическую решетку минерала на атомном уровне. Такой процесс происходил при наличии мышьяка, свинца и меди, которые изменяли структуру пирита и создавали условия для закрепления ионов золота.
Авторы исследования также выявили закономерность между содержанием мышьяка и количеством золота. Чем больше мышьяка замещало серу в структуре пирита, тем выше становилась концентрация драгоценного металла. Самые богатые образцы были обнаружены в центральной части кальдеры, тогда как юго-восточный и восточный участки показали более низкие значения.
По мнению исследователей, полученные результаты могут оказаться полезными при поиске новых подводных месторождений золота. Химический состав и особенности строения пирита способны стать важными ориентирами для геологов при разведке перспективных районов на морском дне.