Muzea

Objevené diamanty | Věda

Jak se tvoří diamanty?

Diamanty se formují hluboko v Zemi asi 100 mil pod povrchem v horním plášti. Je zřejmé, že v té části Země je velmi horko. Existuje velký tlak, váha nadložní horniny, která klesá, takže kombinace vysoké teploty a vysokého tlaku je nezbytná pro pěstování diamantových krystalů na Zemi. Pokud víme, všechny diamanty, které se vytvořily na Zemi, se vytvořily za takových podmínek a samozřejmě je to část Země, kterou nemůžeme přímo vzorkovat. Nemáme žádný způsob vrtání do této hloubky ani žádný jiný způsob cestování dolů k hornímu plášti Země.

Jak se diamanty dostávají na povrch Země?





Diamanty, které vidíme na povrchu, jsou ty, které jsou vyneseny na povrch velmi hluboce zakořeněnou sopečnou erupcí. Je to velmi zvláštní druh erupce, o které se předpokládá, že je docela násilná, k níž došlo v historii Země už dávno. Nedávno jsme takové erupce neviděli. Byli pravděpodobně v době, kdy byla Země teplejší, a proto pravděpodobně byly tyto erupce zakořeněny hlouběji. Tyto erupce poté odnesly již vytvořené diamanty z horního pláště na povrch Země. Když erupce dosáhla povrchu, vytvořila hromadu vulkanického materiálu, který se nakonec ochladil, a diamanty jsou v něm obsaženy. Jedná se o takzvané kimberlity, které jsou obvykle zdrojem mnoha světově těžených diamantů.

Jednou z věcí, které víme o všech diamantech, které byly vyneseny na povrch, je to, že proces erupce Kimberlite, která přinesla diamanty z horního pláště na povrch Země, musel proběhnout velmi rychle, protože kdyby cestovaly příliš dlouho a příliš pomalu by se během cesty doslova změnily v grafit. A tak se rychlým pohybem v podstatě dostali na místo do diamantové struktury. Jakmile byly diamanty přeneseny z vysoké teploty na nízkou teplotu velmi rychle - a tím rychle, máme na mysli během několika hodin - tyto erupce, tyto kimberlitové trubky pohybující se na povrch, mohly cestovat rychlostí 20 až 30 mil za hodina. Jakmile jsou diamanty vyneseny na povrch a relativně rychle ochlazeny, jsou tyto atomy uhlíku zafixovány na svém místě a není dost energie na to, aby je nyní bylo možné přeskupit na grafit.



Jaká je role uhlíku při formování diamantů?

Diamanty jsou vyrobeny z uhlíku, takže se pod vysokou teplotou a tlakem tvoří jako atomy uhlíku; spojí se a začnou růst krystaly. Vzhledem k teplotě a tlaku se za těchto podmínek atomy uhlíku navzájem spojí v tomto velmi silném typu vazby, kde je každý atom uhlíku navázán na čtyři další atomy uhlíku. Proto je diamant tak tvrdým materiálem, protože každý atom uhlíku se účastní čtyř z těchto velmi silných kovalentních vazeb, které se tvoří mezi atomy uhlíku. Výsledkem je, že získáte tento tvrdý materiál. Znovu, odkud uhlík pochází, jak rychle rostou, to jsou stále otevřené otázky, ale podmínky jsou zjevně takové, že máte nějakou skupinu atomů uhlíku, které jsou v dostatečně těsné blízkosti, aby se začaly vázat. Když se další atomy uhlíku přesunou do okolí, na které se připojí. Takhle roste jakýkoli krystal. Je to proces blokování atomů na místě, který produkuje tuto opakující se síť, tuto strukturu atomů uhlíku, která nakonec roste natolik, že produkuje krystaly, které můžeme vidět. Každý z těchto krystalů, každý diamant, jeden karátový diamant, představuje doslova miliardy a miliardy atomů uhlíku, které všechny musely zapadnout na své místo, aby vytvořily tuto velmi uspořádanou krystalickou strukturu.

Zmínili jste, že vědci nevědí, odkud uhlík pochází. Jaké jsou možné zdroje?



V některých případech se zdá, že uhlík pochází z pláště Země, takže uhlík, který již v Zemi byl. V jiných případech existují velmi zvláštní důkazy, které naznačují, že uhlík mohl pocházet z blízkosti povrchu Země. Myslí se, že tento uhlík mohl být doslova uhlík, který byl součástí karbonátových sedimentů nebo zvířat, rostlin, mušlí, cokoli, který byl nesen dolů do horního pláště Země mechanismem deskové tektoniky zvané subdukce.

Jak dlouho trvá vytvoření diamantů?

Opravdu nevíme, jak dlouho to trvá. Objevily se pokusy vyzkoušet doposud inkluze v různých částech diamantů, a ty byly většinou neúspěšné. Je možné, že se diamanty formují po tak krátkou dobu, jako jsou dny, týdny, měsíce až miliony let. Typicky, stejně jako mnoho krystalů, které rostou na Zemi, nejde o nepřetržitý proces. Diamanty mohou začít růst a pak z nějakého důvodu může dojít k přerušení - změně podmínek, teploty, tlaku, zdroje uhlíku, ať už je to cokoli - a mohly by sedět miliony, stovky milionů let a pak začít znovu růst . To je část problému pokusu dát jim nějaké období růstu; věci se na Zemi ne vždy vyskytují nepřetržitě.

Můžeme pěstovat diamanty v laboratoři a můžeme tam simulovat podmínky. Existují však věci, které musíme udělat, abychom pěstovali diamanty v laboratoři, a není zřejmé, jak se to děje na Zemi. V laboratoři se obvykle pěstují, ale existuje nějaký katalyzátor. Některé kovy se často přidávají, aby způsobily růst diamantů, ale tyto stejné katalyzátory nejsou v diamantech z horního pláště Země pozorovány.

Jak staré jsou pak diamanty?

Pokud víme, všechny diamanty jsou na Zemi docela staré. Největší tvorba diamantů se pravděpodobně odehrála na Zemi během prvních pár miliard let historie Země. Objevena jsou ložiska diamantů, která jsou mladší - samotná skála, Kimberlit, je možná jen desítky milionů let stará. Způsob, jakým datují diamanty, se obvykle dívá na inkluze dalších minerálů v diamantu, které lze radioaktivně datovat. Samotné diamanty nelze datovat. Pokud však minerální inkluze obsahují určité prvky, jako je draslík a věci, které lze použít v radioaktivním datovacím schématu, pak datováním zahrnutí do diamantu získáte určitý pocit o věku samotného diamantu. A tato data vždy naznačují, že diamanty jsou docela staré. Nejméně stovky milionů let staré, ale ve většině případů miliardy let staré, kdekoli od jedné do tří miliard let, v době, kdy byla Země pravděpodobně teplejší než dnes, a proto byly podmínky pro růst diamantů pravděpodobně vhodnější.

Jak starý je slavný Hope Diamond vystavený v Smithsonianově přírodovědném muzeu?

Diamant Hope je nejméně miliarda let starý. Nevidíte původní horninu, která vynesla diamanty na povrch, ale našli v Indii nějaké Kimberlity, kteří mají v sobě důkazy o diamantech. Tito Kimberlité pocházejí nejméně z miliardy let. To tedy naznačuje, že diamant Hope a podobné diamanty nalezené v Indii byly vyneseny na povrch nejméně před miliardou let a možná i dříve. Je nám příjemné říkat, že diamant Hope je nejméně miliarda let starý. Když se podíváte na věkové rozpětí většiny ostatních diamantů, je to pravděpodobně mnohem starší.

axum etiopská archa smlouvy

Co dělá Hope Diamond tak neobvyklým?

Jeho velikost a barva ho činí velmi neobvyklým. Když si vzpomenete na historii lidí těžících diamanty, byl nalezen pouze jeden diamant, který vytvořil tmavomodrý diamant velikosti a kvality Hope Diamond. To vám dává pocit, jak neobvyklé a jak pozoruhodné to je. Opět jsem vždy tvrdil, že je stejně pozoruhodný jako objekt přírodní historie, jako produkt Země, protože je to drahokam vyřezaný člověkem. Většinu času, když lidé píší o diamantu Hope, začínají slovy: „Bylo to nalezeno v Indii.“ Část věci, kterou se vždy snažím lidem předat, je, že příběh začal mnohem dříve. Mnoho diamantů se nikdy nedostane do tohoto bodu, protože prostě nepřežily všechny tyto věci, které se musely stát.

Ve druhé části se dozvíte o barevných diamantech, o tom, jak vědci v laboratoři pěstují syntetické verze, a o globálních snahách o omezení prodeje konfliktních diamantů. V závěrečném pokračování této třídílné série objevte fascinující příběhy ze sbírky Smithsonian.





^