hvordan dannes diamanter?
diamanter dannes dybt inde i jorden omkring 100 miles eller deromkring under overfladen i den øvre kappe. Naturligvis i den del af jorden er det meget varmt. Der er meget pres, vægten af den overliggende sten, der bærer ned, så kombinationen af høj temperatur og højt tryk er det, der er nødvendigt for at dyrke diamantkrystaller i jorden., Så vidt vi ved, dannede alle diamanter, der dannede sig i jorden, under de slags forhold, og det er selvfølgelig en del af jorden, som vi ikke direkte kan prøve. Vi har ikke nogen måde at bore til den dybde eller nogen anden måde at rejse ned til jordens øverste kappe.
hvordan rejser diamanter til jordens overflade?
de diamanter, vi ser på overfladen, er dem, der derefter bringes til overfladen af et meget dybt siddende vulkanudbrud. Det er en meget speciel form for udbrud, der menes at være ret voldelig, der opstod for længe siden i Jordens historie., Vi har ikke set sådanne udbrud i nyere tid. De var sandsynligvis på et tidspunkt, hvor jorden var varmere, og det er sandsynligvis grunden til, at disse udbrud var dybere forankret. Disse udbrud bragte derefter de allerede dannede diamanter fra den øvre kappe til jordens overflade. Da udbruddet nåede overfladen, opbyggede det en høj af vulkansk materiale, der til sidst afkøledes, og diamanterne er indeholdt i det. Dette er de såkaldte kimberlitter, der typisk er kilderne til mange af verdens udvindede diamanter.,
en af de ting, vi derfor ved om diamanter, der blev bragt til overfladen, er, at processen med Kimberlite-udbruddet, der bringer diamanterne fra den øverste mantel til jordens overflade, måtte ske meget hurtigt, for hvis de rejste for længe og for langsomt, ville de bogstaveligt talt have forvandlet sig til grafit undervejs. Og så ved at bevæge sig hurtigt blev de i det væsentlige låst på plads i diamantstrukturen., Når diamanterne er blevet bragt fra høj temperatur til lav temperatur meget hurtigt – og hurtigt, vi mener i løbet af få timer—disse udbrud, disse kimberlitrør, der bevæger sig til overfladen, kan have rejst med hastigheder på 20 til 30 miles i timen. Når diamanterne er bragt til overfladen og afkølet relativt hurtigt, er disse carbonatomer låst på plads, og der er bare ikke nok energi til nu at begynde at omarrangere dem til grafit.
Hvad er carbon rolle i dannelsen af diamanter?,
diamanter er lavet af kulstof, så de dannes som carbonatomer under en høj temperatur og tryk; de binder sammen for at begynde at dyrke krystaller. På grund af temperaturen og trykket, under disse betingelser, carbonatomer vil binde til hinanden i denne meget stærke type binding, hvor hvert carbonatom er bundet til fire andre carbonatomer. Derfor er en diamant et så hårdt materiale, fordi du har hvert carbonatom, der deltager i fire af disse meget stærke kovalente bindinger, der dannes mellem carbonatomer. Så som følge heraf får du dette hårde materiale., Igen, hvor kulstoffet kommer fra, hvor hurtigt de vokser, er det alle stadig åbne spørgsmål, men selvfølgelig er betingelserne sådan, at du har en gruppe carbonatomer, der er tæt nok på, at de begynder at binde. Når andre carbonatomer bevæger sig ind i nærheden, vil de fastgøre sig. Sådan vokser enhver krystal. Det er processen med atomer, der låses på plads, der producerer dette gentagne netværk, denne struktur af carbonatomer, der til sidst vokser stort nok til, at det producerer krystaller, som vi kan se., Hver af disse krystaller, hver diamant, en karat diamant, repræsenterer bogstaveligt talt milliarder og milliarder carbonatomer, som alle måtte låse på plads for at danne denne meget ordnede krystallinske struktur.
Du nævnte, at forskere ikke ved, hvor kulstof kommer fra. Hvad er nogle mulige kilder?
i nogle tilfælde synes kulstoffet at have sin oprindelse i jordens mantel, så kulstof, der allerede var i jorden. I andre tilfælde er der bevis meget nysgerrig for at antyde, at kulstof kan have sin oprindelse nær jordens overflade., Tanken der er, at dette kulstof bogstaveligt talt kunne have været kulstof, der var en del af karbonatsedimenter eller dyr, planter, skaller, uanset hvad, der blev ført ned i jordens øverste mantel af pladetektonikmekanismen kaldet subduktion.
hvor lang tid tager det diamanter at danne?
Vi ved virkelig ikke, hvor lang tid det tager. Der har været forsøg på at forsøge at datere indeslutninger i forskellige dele af diamanter, og de har stort set været mislykkede. Det kan være, at diamanter dannes over perioder så kort tid som dage, uger, måneder til millioner af år., Som med mange krystaller, der vokser på jorden, er det typisk ikke en kontinuerlig proces. Diamanter kan begynde at vokse, og så kan der være en afbrydelse i en eller anden grund – en ændring i forhold, temperatur -, tryk -, kilde til kulstof, uanset hvad, og de kunne sidde for millioner, hundredvis af millioner af år, og derefter begynde at vokse igen. Det er en del af problemet med at forsøge at lægge en slags vækstperiode på dem; ting forekommer ikke altid kontinuerligt i jorden.
Vi kan dyrke diamanter i laboratoriet, og vi kan simulere forhold der., Men der er ting, vi skal gøre for at dyrke diamanter i laboratoriet, der ikke er indlysende for, hvordan det sker i jorden. I laboratoriet er de typisk vokset, men der er en katalysator. Nogle metaller tilsættes ofte for at få diamanterne til at vokse, men de samme katalysatorer observeres ikke i diamanterne fra jordens øverste kappe.
hvor gamle er diamanter?
alle diamanter, så vidt vi ved, er ret gamle i jorden. De fleste diamantdannelse fandt sandsynligvis sted i jorden i de første par milliarder år af Jordens historie., Der er diamantaflejringer, der er blevet opdaget, som er yngre—selve klippen, Kimberliten, er måske bare titusinder af hundreder af millioner af år gammel. Den måde, de daterer diamanter på, ser typisk på indeslutninger af andre mineraler i diamanten, der kan dateres radioaktivt. Diamanterne kan ikke dateres. Men hvis mineralindeslutningerne indeholder visse elementer som kalium og ting, der kan bruges i en radioaktiv dating ordning, derefter ved dating inkluderingen i Diamanten får du en vis fornemmelse af selve diamantens alder., Og disse datoer antyder altid, at diamanterne er ret gamle. Mindst hundredvis af millioner af år gamle, men i de fleste tilfælde er milliarder af år gammel, alt fra en til tre milliarder år gamle, en tid, da jorden var sandsynligvis varmere end det er i dag, og så forholdene var måske mere relevant for diamond vækst.hvor gammel er den berømte Hope Diamond udstillet på Smithsonian Natural History Museum?Hope diamond er mindst en milliard år gammel., Du kan ikke se den oprindelige klippe, der bar diamanterne til overfladen, men de har fundet nogle kimberlitter i Indien, der har bevis for diamanter i dem. Disse kimberlitter dateres til mindst en milliard år gammel. Så det antyder, at Hope-diamanten og lignende diamanter, der blev fundet i Indien, blev bragt til overfladen for mindst en milliard år siden og måske længere siden. Så vi er komfortable med at sige, at Hope Diamond er mindst en milliard år gammel. Når man ser på aldersspredningen af de fleste andre diamanter, er det nok meget ældre end det.
Hvad gør Hope Diamond så usædvanligt?,
dens størrelse og farve gør det meget usædvanligt. Når du tænker på historien om mennesker minedrift diamanter, kun diamondn diamant er nogensinde blevet fundet, der har produceret en mørk-blå diamant størrelse og kvalitet af Hope Diamond. Det giver dig en vis fornemmelse af, hvor usædvanligt og hvor bemærkelsesværdigt det er. Igen har jeg altid argumenteret for, at det er lige så bemærkelsesværdigt som et naturhistorisk objekt, som et produkt af jorden, da det er en menneskeskåret ædelsten. Det meste af tiden, når folk skriver om Hope Diamond de starter med, “Nå det blev fundet i Indien.,”En del af det punkt, jeg altid forsøger at gøre for folk, er virkelig historien begyndte meget før. Mange diamanter kommer aldrig til det punkt, fordi de bare ikke overlevede alle disse ting, der måtte være sket.
i del to lærer du om farvede diamanter, hvordan forskere vokser syntetiske versioner i laboratoriet og globale bestræbelser på at begrænse salget af konfliktdiamanter. I den sidste rate af denne tredelte serie, opdage de fascinerende historier bag Smithsonian samling.