Come si formano i diamanti?

I diamanti si formano in profondità all’interno della Terra circa 100 miglia o giù di lì sotto la superficie del mantello superiore. Ovviamente in quella parte della Terra fa molto caldo. C’è molta pressione, il peso della roccia sovrastante che si abbassa, in modo che la combinazione di alta temperatura e alta pressione sia ciò che è necessario per far crescere i cristalli di diamante nella Terra., Per quanto ne sappiamo, tutti i diamanti che si sono formati nella Terra si sono formati in quel tipo di condizioni e, naturalmente, questa è una parte della Terra che non possiamo campionare direttamente. Non abbiamo alcun modo di perforare a quella profondità o qualsiasi altro modo di viaggiare fino al mantello superiore della Terra.

Come viaggiano i diamanti sulla superficie della Terra?

I diamanti che vediamo in superficie sono quelli che vengono portati in superficie da un’eruzione vulcanica molto profonda. Si tratta di un tipo molto speciale di eruzione, ritenuta piuttosto violenta, avvenuta molto tempo fa nella storia della Terra., Non abbiamo visto simili eruzioni negli ultimi tempi. Probabilmente erano in un momento in cui la terra era più calda, ed è probabilmente per questo che quelle eruzioni erano più profondamente radicate. Queste eruzioni hanno poi portato i diamanti già formati dal mantello superiore alla superficie della Terra. Quando l’eruzione ha raggiunto la superficie ha costruito un tumulo di materiale vulcanico che alla fine si è raffreddato, e i diamanti sono contenuti all’interno di quello. Queste sono le cosiddette Kimberliti che sono tipicamente le fonti di molti dei diamanti estratti nel mondo.,

Una delle cose che conosciamo, quindi, circa i diamanti che sono stati portati in superficie è che il processo di Kimberlite eruzione portare i diamanti dal mantello superiore alla superficie della Terra dovuto accadere molto rapidamente, perché se erano in viaggio troppo lungo e troppo lentamente avrebbero letteralmente trasformato in grafite lungo la strada. E così, muovendosi rapidamente, si sono essenzialmente bloccati in posizione nella struttura del diamante., Una volta che i diamanti sono stati portati da alta temperatura a bassa temperatura molto rapidamente—e rapidamente, intendiamo in poche ore—queste eruzioni, questi tubi di Kimberlite che si spostano in superficie, potrebbero aver viaggiato a velocità di 20 a 30 miglia all’ora. Una volta che i diamanti vengono portati in superficie e raffreddati relativamente rapidamente, quegli atomi di carbonio sono bloccati in posizione e non c’è abbastanza energia per iniziare a riorganizzarli in grafite.

Qual è il ruolo del carbonio nella formazione dei diamanti?,

I diamanti sono fatti di carbonio, quindi si formano come atomi di carbonio ad alta temperatura e pressione; si legano insieme per iniziare a crescere i cristalli. A causa della temperatura e della pressione, in queste condizioni, gli atomi di carbonio si legheranno l’un l’altro in questo tipo di legame molto forte in cui ogni atomo di carbonio è legato ad altri quattro atomi di carbonio. Ecco perché un diamante è un materiale così duro perché ogni atomo di carbonio partecipa a quattro di questi legami covalenti molto forti che si formano tra gli atomi di carbonio. Quindi, come risultato, ottieni questo materiale duro., Di nuovo da dove proviene il carbonio, quanto velocemente stanno crescendo, queste sono tutte domande ancora aperte, ma ovviamente le condizioni sono tali che hai un gruppo di atomi di carbonio che sono abbastanza vicini da iniziare a legare. Mentre altri atomi di carbonio si muovono nelle vicinanze si attaccheranno. Questo è il modo in cui ogni cristallo cresce. È il processo degli atomi che si bloccano in posizione che produce questa rete ripetitiva, questa struttura di atomi di carbonio, che alla fine diventa abbastanza grande da produrre cristalli che possiamo vedere., Ognuno di questi cristalli, ogni diamante, un diamante di carati, rappresenta letteralmente miliardi e miliardi di atomi di carbonio che tutti hanno dovuto bloccare in posizione per formare questa struttura cristallina molto ordinata.

Hai detto che gli scienziati non sanno da dove proviene il carbonio. Quali sono alcune possibili fonti?

In alcuni casi, il carbonio sembra aver avuto origine all’interno del mantello della Terra, quindi carbonio che era già nella Terra. In altri casi, ci sono prove molto curiosamente che suggeriscono che il carbonio potrebbe essersi originato vicino alla superficie della Terra., Il pensiero è che questo carbonio potrebbe essere stato letteralmente carbonio che faceva parte di sedimenti carbonatici o animali, piante, conchiglie, qualunque cosa, che è stato portato giù nel mantello superiore della Terra dal meccanismo tettonico delle placche chiamato subduzione.

Quanto tempo ci vuole diamanti per formare?

Non sappiamo davvero quanto tempo ci vuole. Ci sono stati tentativi di cercare di inclusioni data in diverse parti di diamanti, e quelli sono stati in gran parte senza successo. Può darsi che i diamanti si formino per periodi brevi come giorni, settimane, mesi a milioni di anni., In genere, come con molti cristalli che crescono sulla Terra, non è un processo continuo. I diamanti possono iniziare a crescere e poi ci può essere un’interruzione per qualche motivo – un cambiamento di condizioni, temperatura, pressione, fonte di carbonio, qualunque cosa—e potrebbero sedersi per milioni, centinaia di milioni di anni, e poi ricominciare a crescere. Questo è parte del problema di cercare di mettere una sorta di periodo di crescita su di loro; le cose non sempre si verificano continuamente nella Terra.

Possiamo coltivare diamanti in laboratorio e possiamo simulare le condizioni lì., Ma ci sono cose che dobbiamo fare per coltivare diamanti in laboratorio che non sono ovvie su come accade sulla Terra. In laboratorio, in genere vengono coltivati, ma c’è qualche catalizzatore. Alcuni metalli sono spesso aggiunti per far crescere i diamanti, ma questi stessi catalizzatori non sono osservati nei diamanti dal mantello superiore della Terra.

Quanti anni hanno i diamanti?

Tutti i diamanti, per quanto ne sappiamo, sono piuttosto vecchi nella Terra. La maggior parte della formazione di diamanti probabilmente ha avuto luogo nella Terra nei primi due miliardi di anni della storia della Terra., Ci sono depositi di diamanti che sono stati scoperti che sono più giovani – la roccia stessa, la Kimberlite, ha forse solo decine di centinaia di milioni di anni. Il modo in cui data diamanti è in genere guardando inclusioni di altri minerali nel diamante che può essere radioattivamente datato. I diamanti stessi non possono essere datati. Ma se le inclusioni minerali contengono alcuni elementi come il potassio e le cose che possono essere utilizzati in un radioattivo incontri schema, poi da incontri l “inclusione nel diamante si ottiene un certo senso dell” età del diamante stesso., E quelle date suggeriscono sempre che i diamanti sono piuttosto vecchi. Almeno centinaia di milioni di anni, ma nella maggior parte dei casi miliardi di anni, ovunque da uno a tre miliardi di anni, un tempo in cui la terra era probabilmente più calda di quanto non sia oggi e quindi le condizioni erano forse più appropriate per la crescita del diamante.

Quanti anni ha il famoso diamante Hope in mostra al Museo di Storia Naturale dello Smithsonian?

Il diamante Hope ha almeno un miliardo di anni., Non si vede la roccia originale che ha portato i diamanti in superficie, ma hanno trovato alcuni Kimberliti in India che hanno prove di diamanti in loro. Quei Kimberliti risalgono ad almeno un miliardo di anni. Quindi questo suggerisce che il diamante Hope e diamanti simili trovati in India sono stati portati in superficie almeno un miliardo di anni fa e forse più a lungo. Quindi siamo a nostro agio nel dire che il Diamante Hope ha almeno un miliardo di anni. Quando si guarda la diffusione età della maggior parte degli altri diamanti, è probabilmente molto più vecchio che quello.

Cosa rende il diamante Hope così insolito?,

Le sue dimensioni e il colore lo rendono molto insolito. Quando si pensa alla storia delle persone che estraggono diamanti, è stato mai trovato un solo diamante che ha prodotto un diamante blu scuro delle dimensioni e della qualità del diamante Hope. Questo ti dà un certo senso di quanto sia insolito e quanto sia notevole. Di nuovo, ho sempre sostenuto che è notevole come un oggetto di storia naturale, come un prodotto della Terra, in quanto è una pietra preziosa tagliata dall’uomo. La maggior parte delle volte quando le persone scrivono sul diamante della Speranza iniziano con, “Beh, è stato trovato in India.,”Parte del punto che cerco sempre di fare alle persone è che la storia è iniziata molto prima. Molti diamanti non arrivano mai a quel punto perché non sono sopravvissuti a tutte queste cose che dovevano essere accadute.

Nella seconda parte, scopri i diamanti colorati, come gli scienziati stanno crescendo le versioni sintetiche in laboratorio e gli sforzi globali per frenare la vendita di diamanti di conflitto. Nell’ultima puntata di questa serie in tre parti, scopri le affascinanti storie dietro la collezione di Smithsonian.