Kako se oblikujejo diamanti?
Sorodne vsebine
- Diamanti brez zemlje
- Diamanti brez zemlje
Diamanti se tvorijo globoko znotraj Zemlje, približno 100 milj pod površjem v zgornjem plašču. Očitno je v tistem delu Zemlje zelo vroče. Obstaja veliko pritiska, teža previsne skale, ki pada, tako da je kombinacija visoke temperature in visokega tlaka tisto, kar je potrebno za rast diamantnih kristalov na Zemlji. Kolikor vemo, so vsi diamanti, ki so nastali na Zemlji, nastali v takšnih pogojih in seveda je to del Zemlje, ki ga ne moremo neposredno vzorčiti. Nimamo nobenega načina vrtanja na to globino ali drugega načina potovanja navzdol do zgornjega plašča Zemlje.
Kako diamanti potujejo na površje Zemlje?
Diamanti, ki jih vidimo na površini, so tisti, ki jih na površje pripelje zelo globok vulkanski izbruh. To je zelo posebna vrsta izbruha, za katerega se misli, da je precej silovit, ki se je zgodil že dolgo nazaj v Zemljini zgodovini. Zadnje čase takšnih izbruhov še nismo videli. Verjetno so bili v času, ko je bila zemlja bolj vroča, in ravno zato so bile te izbruhi bolj zakoreninjeni. Te izbruhe so nato prenašale že oblikovane diamante od zgornjega plašča do površja Zemlje. Ko je erupcija dosegla površino, je nakopičila gomilo vulkanskega materiala, ki se je sčasoma ohladil, diamanti pa so vsebovani znotraj tega. To so tako imenovani Kimberliti, ki so tipično vir številnih svetovnih miniranih diamantov.
Ena od stvari, ki jih poznamo pri vseh diamantih, ki so bili prineseni na površje, je, da se je postopek izbruha Kimberlita, ki prinaša diamante iz zgornjega plašča na površje Zemlje, zgodil zelo hitro, ker če bi potovali predolgo in prepočasi bi se na poti dobesedno spremenili v grafit. Tako so se s hitro premikanjem v bistvu pritrdili na diamantno strukturo. Ko so diamanti zelo hitro prepeljali z visoke temperature na nizko temperaturo - in hitro, v nekaj urah - te izbruhe, se bodo te Kimberlite cevi, ki se premikajo na površje, gibale s hitrostjo od 20 do 30 milj na uro. Ko se diamanti pripeljejo na površino in razmeroma hitro ohladijo, se ti ogljikovi atomi pritrdijo na svoje mesto in preprosto ni dovolj energije, da bi jih začeli preurediti v grafit.
Kakšna je vloga ogljika pri oblikovanju diamantov?
Diamanti so narejeni iz ogljika, zato se pod visoko temperaturo in pritiskom tvorijo kot ogljikovi atomi; vežejo se skupaj, da začnejo rasti kristali. Zaradi temperature in tlaka se bodo v teh pogojih ogljikovi atomi med seboj veznili v tej zelo močni vrsti vezi, kjer je vsak atom ogljika vezan na štiri druge ogljikove atome. Zato je diamant tako trd material, ker vsak atom ogljika sodeluje v štirih od teh zelo močnih kovalentnih vezi, ki tvorijo med ogljikovimi atomi. Tako dobite ta trdi material. Spet od kod prihaja ogljik, kako hitro rastejo, to so še vedno odprta vprašanja, toda očitno so pogoji takšni, da imate neko skupino ogljikovih atomov, ki so v dovolj neposredni bližini, da se začnejo vezati. Ko se drugi atomi ogljika premikajo v bližino, se bodo pritrdili. Tako raste katerikoli kristal. Proces zapiranja atomov povzroči to ponavljajočo se mrežo, to strukturo ogljikovih atomov, ki sčasoma postane dovolj velika, da ustvarja kristale, ki jih lahko vidimo. Vsak od teh kristalov, vsak diamant, en karatni diamant, predstavlja dobesedno milijarde in milijarde ogljikovih atomov, ki so se morali vsi pritrditi, da so oblikovali to zelo urejeno kristalno strukturo.
Omenili ste, da znanstveniki ne vedo, od kod prihaja ogljik. Kateri so možni viri?
V nekaterih primerih se zdi, da je ogljik nastal v plašču Zemlje, torej ogljik, ki je bil že na Zemlji. V drugih primerih obstajajo zelo radovedni dokazi, da je ogljik morda nastal na površju Zemlje. Razmišljamo o tem, da bi ta ogljik lahko bil dobesedno ogljik, ki je bil del karbonatnih usedlin ali živali, rastlin, školjk, karkoli, ki ga je v zgornji plašč Zemlje nosil mehanizem tektonike plošč, imenovan subduction.
Kako dolgo trajajo diamanti?
V resnici ne vemo, koliko časa traja. V različnih delih diamantov je bilo poskušati poskusiti vključitve, ki so bili večinoma neuspešni. Mogoče je, da se diamanti oblikujejo v obdobjih, ki so krajša od dni, tednov, mesecev do milijonov let. Običajno, kot pri mnogih kristalih, ki rastejo na Zemlji, ne gre za neprekinjen proces. Diamanti lahko začnejo rasti in takrat lahko iz nekega razloga pride do prekinitve - spremembe razmer, temperature, tlaka, vira ogljika, karkoli že - in lahko bi sedeli na milijone, sto milijonov let in nato spet začeli rasti . To je del problema poskusa, da bi jim postavili nekakšno obdobje rasti; stvari se na Zemlji ne dogajajo vedno nenehno.
V laboratoriju lahko gojimo diamante in tam lahko simuliramo razmere. Toda moramo v laboratoriju vzgojiti diamante, ki niso očitni, kako se to dogaja na Zemlji. V laboratoriju jih običajno gojijo, vendar je nekaj katalizatorja. Nekatere kovine se pogosto dodajajo, da diamanti rastejo, vendar teh istih katalizatorjev ne opazimo pri diamantih iz zgornjega plašča Zemlje.
Koliko so potem stari diamanti?
Vsi diamanti so, kolikor vemo, na Zemlji precej stari. Največ diamantnih tvorb se je verjetno zgodilo na Zemlji v prvih nekaj milijardah let Zemljine zgodovine. Odkrili so nahajališča diamantov, ki so mlajša - sama skala, Kimberlite, je stara le nekaj deset in sto milijonov let. Način, kako datirajo diamante, navadno gleda na vključke drugih mineralov v diamantu, ki jih je mogoče radioaktivno datirati. Diamantov ni mogoče datirati. Če pa mineralni vključki vsebujejo določene elemente, kot so kalij, in stvari, ki jih je mogoče uporabiti v shemi radioaktivnih datumov, potem z datumom vključitve v diamant dobite nekaj občutka starosti samega diamanta. In ti datumi vedno kažejo, da so diamanti precej stari. Vsaj na stotine milijonov let, vendar v večini primerov stare več milijard let, od nekje do tri milijarde let, čas, ko je bila zemlja verjetno bolj vroča, kot je danes, zato so bili pogoji morda bolj primerni za rast diamantov.
Koliko let je znameniti Hope Diamond na ogled v prirodoslovnem muzeju Smithsonian?
Diamant Hope je star vsaj milijardo let. Ne vidite originalne kamnine, ki je diamante ponesla na površje, vendar so v Indiji našli nekaj Kimberlitov, ki imajo v njih dokaze o diamantih. Ti Kimberliti so stari vsaj milijardo let. Tako nakazujejo, da so bili diamant Hope in podobni diamanti, ki so jih našli v Indiji, na površje pred vsaj milijardo let in morda že dlje. Tako da z veseljem trdimo, da je Diamond Hope star vsaj milijardo let. Ko pogledate starostni razpon večine drugih diamantov, je verjetno to veliko starejše.
Kaj naredi Hope Diamond tako nenavaden?
Zaradi svoje velikosti in barve je zelo nenavaden. Ko pomislite na zgodovino ljudi, ki so rudarili diamante, je bil odkrit samo en diamant, ki je ustvaril temno modri diamant velikosti in kakovosti diamanta Hope. Tako dobiš občutek, kako nenavaden in kako izjemen je. Spet sem vedno trdil, da je izjemen kot naravoslovni predmet, kot izdelek Zemlje, saj gre za človeški kamen. Večino časa, ko ljudje pišejo o Hope Diamantu, začnejo z: "Pa so ga našli v Indiji." Del točke, ki jo vedno skušam povedati ljudem, je res zgodba, ki se je začela veliko prej. Številni diamanti nikoli ne pridejo do te točke, ker preprosto niso preživeli vseh teh stvari, ki so se morale zgoditi.
V drugem delu spoznajte barvne diamante, kako znanstveniki gojijo sintetične različice v laboratoriju in globalna prizadevanja za omejitev prodaje konfliktnih diamantov. V zadnjem delu te tridelne serije odkrijte fascinantne zgodbe, ki stojijo za Smithsonianovo zbirko.
