Gyémántok feltárva

Nagy a nyomás, a felette lévő kőzet súlya nyomja, így a magas hőmérséklet és a nagy nyomás kombinációja szükséges ahhoz, hogy a Földben gyémántkristályok nőjenek. Amennyire tudjuk, minden gyémánt, amely a Földön keletkezett, ilyen körülmények között keletkezett, és természetesen ez a Földnek egy olyan része, amelyből nem tudunk közvetlenül mintát venni. Nincs módunk arra, hogy ilyen mélyre fúrjunk, vagy bármilyen más módon le tudjunk jutni a Föld felső köpenyébe.

Hogyan jutnak el a gyémántok a Föld felszínére?

A gyémántok, amelyeket a felszínen látunk, olyanok, amelyeket egy nagyon mélyen fekvő vulkánkitörés hozott a felszínre. Ez egy nagyon különleges kitörés, amelyről úgy gondolják, hogy igen heves volt, és a Föld történetében nagyon régen történt. A közelmúltban nem láttunk ilyen kitöréseket. Valószínűleg olyan időszakban történtek, amikor a Föld forróbb volt, és valószínűleg ezért ezek a kitörések mélyebben gyökereztek. Ezek a kitörések aztán a már kialakult gyémántokat a felső köpenyből a Föld felszínére szállították. Amikor a kitörés elérte a felszínt, egy vulkanikus anyagból álló halmot épített fel, amely végül lehűlt, és a gyémántok ebben vannak benne. Ezek az úgynevezett kimberlitek, amelyek jellemzően a világ számos bányászott gyémántjának forrásai.

Az egyik dolog, amit tehát a felszínre került gyémántokról tudunk, az az, hogy a kimberlitkitörés folyamatának, amely a gyémántokat a felső köpenyből a Föld felszínére hozta, nagyon gyorsan kellett történnie, mert ha túl sokáig és túl lassan haladnak, akkor útközben szó szerint grafittá váltak volna. Így a gyors mozgással lényegében a gyémánt szerkezetébe záródtak. Miután a gyémántokat a magas hőmérsékletről nagyon gyorsan - és a gyorsan alatt azt értjük, hogy néhány óra alatt - alacsony hőmérsékletre hozták, ezek a kitörések, ezek a felszín felé tartó kimberlit csövek óránként 20-30 mérföldes sebességgel haladhattak. Miután a gyémántok a felszínre kerültek és viszonylag gyorsan lehűltek, a szénatomok a helyükre kerültek, és egyszerűen nincs elég energia ahhoz, hogy elkezdjék átrendezni őket grafittá.

Mi a szén szerepe a gyémántok kialakulásában?

A gyémántok szénből készülnek, így magas hőmérsékleten és nyomáson szénatomokként alakulnak ki; ezek összekapcsolódnak, és elkezdenek kristályokat növeszteni. A hőmérséklet és a nyomás miatt, ilyen körülmények között a szénatomok egymáshoz kötődnek ebben a nagyon erős kötéstípusban, ahol minden egyes szénatom négy másik szénatomhoz kapcsolódik. Ezért olyan kemény anyag a gyémánt, mert minden egyes szénatom négy ilyen nagyon erős kovalens kötésben vesz részt, amelyek a szénatomok között alakulnak ki.

Ennek eredményeképpen kapjuk ezt a kemény anyagot. Hogy honnan származik a szén, milyen gyorsan növekszik, ezek még mind nyitott kérdések, de nyilvánvalóan a körülmények olyanok, hogy a szénatomok egy csoportja elég közel van egymáshoz ahhoz, hogy kötődni kezdjen. Ahogy más szénatomok a közelükbe kerülnek, azok is csatlakozni fognak. Így növekszik minden kristály.

Az atomok egymáshoz rögzülésének folyamata hozza létre ezt az ismétlődő hálózatot, a szénatomok szerkezetét, amely végül elég nagyra nő ahhoz, hogy kristályokat hozzon létre, amelyeket láthatunk. Minden egyes kristály, minden egyes gyémánt, egy karátos gyémánt, szó szerint több milliárd és milliárd szénatomot képvisel, amelyeknek mind a helyükre kellett záródniuk, hogy ezt a nagyon rendezett kristályszerkezetet kialakítsák.

Említette, hogy a tudósok nem tudják, honnan származik a szén. Mik a lehetséges források?

Egyes esetekben úgy tűnik, hogy a szén a Föld köpenyében keletkezett, tehát olyan szén, amely már a Földben volt. Más esetekben nagyon furcsa módon vannak olyan bizonyítékok, amelyek arra utalnak, hogy a szén a Föld felszínének közelében keletkezhetett. A gondolkodásmód szerint ez a szén szó szerint olyan szén lehetett, amely karbonátos üledékek, állatok, növények, kagylók, vagy bármi más része volt, és amelyet a szubdukciónak nevezett lemeztektonikai mechanizmus lefelé szállított a Föld felső köpenyébe.

Mennyi idő alatt alakulnak ki a gyémántok?

Igazából nem tudjuk, hogy mennyi idő alatt. Voltak kísérletek arra, hogy a gyémántok különböző részeiben lévő zárványokat megpróbálják datálni, és ezek nagyrészt sikertelenek voltak. Lehetséges, hogy a gyémántok a napoktól, hetektől, hónapoktól a több millió évig terjedő rövid időszakok alatt alakulnak ki. Jellemzően, mint sok más, a Földön növekvő kristály esetében, ez nem egy folyamatos folyamat.

gyémántok elkezdhetnek növekedni, majd valamilyen okból megszakadhatnak - megváltoznak a körülmények, a hőmérséklet, a nyomás, a szénforrás, bármi más -, és akár több millió, több százmillió évig is elállhatnak, majd újra növekedésnek indulhatnak. Ez is része annak a problémának, hogy megpróbálunk valamilyen növekedési időszakot meghatározni; a Földön nem mindig folyamatosan történnek a dolgok.

Gyémántokat tudunk termeszteni a laboratóriumban, és szimulálhatjuk az ottani körülményeket. De vannak olyan dolgok, amelyeket meg kell tennünk ahhoz, hogy gyémántot növesszünk a laboratóriumban, és amelyek nem nyilvánvalóak, hogy ez hogyan történik a Földön. A laboratóriumban általában termesztik őket, de van némi katalizátor. Gyakran adnak hozzá néhány fémet, hogy a gyémántok növekedjenek, de ugyanezek a katalizátorok nem figyelhetők meg a Föld felső köpenyéből származó gyémántoknál.

Milyen idősek tehát a gyémántok?

Amennyire tudjuk, minden gyémánt meglehetősen régi a Földön. A legtöbb gyémántképződés valószínűleg a Föld történelmének első néhány milliárd évében zajlott a Földön. Vannak olyan felfedezett gyémántlelőhelyek, amelyek fiatalabbak - maga a kőzet, a kimberlit talán csak több tíz-százmillió éves. A gyémántok kormeghatározásának módja általában a gyémántban lévő más ásványok zárványait vizsgálja, amelyek radioaktív módon keltezhetők. Magukat a gyémántokat nem lehet datálni.

De ha az ásványi zárványok tartalmaznak bizonyos elemeket, mint például káliumot és olyan dolgokat, amelyek felhasználhatók a radioaktív kormeghatározási rendszerben, akkor a gyémántban lévő zárványok kormeghatározásával meg lehet határozni magának a gyémántnak a korát. És ezek a dátumok mindig azt sugallják, hogy a gyémánt elég régi. Legalább több százmillió évesek, de a legtöbb esetben több milliárd évesek, egy és hárommilliárd év közötti korban, amikor a Föld valószínűleg forróbb volt, mint ma, és így a körülmények talán alkalmasabbak voltak a gyémánt növekedésére.

Milyen idős a Smithsonian Természettudományi Múzeumban kiállított híres Hope-gyémánt?

A Hope-gyémánt legalább egymilliárd éves. Nem látni az eredeti kőzetet, amely a gyémántot a felszínre hozta, de Indiában találtak olyan kimberliteket, amelyekben gyémántra utaló nyomok vannak. Ezek a kimberlitek legalább egymilliárd évesek. Ez tehát arra utal, hogy a Hope-gyémánt és az Indiában talált hasonló gyémántok legalább egymilliárd évvel ezelőtt, de lehet, hogy még régebben kerültek a felszínre. Tehát nyugodtan kijelenthetjük, hogy a Hope-gyémánt legalább egymilliárd éves. Ha megnézzük a legtöbb más gyémánt kormegoszlását, akkor valószínűleg sokkal idősebb.

Mitől olyan szokatlan a Hope Diamond?

Mérete és színe teszi nagyon szokatlanná. Ha belegondolunk a gyémántbányászat történetébe, eddig csak egyetlen olyan gyémántot találtak, amelyből olyan méretű és minőségű sötétkék gyémánt került elő, mint a Hope-gyémánt. Ez némileg érzékelteti, hogy mennyire szokatlan és figyelemre méltó. Ismétlem, mindig is azt állítottam, hogy ez a gyémánt ugyanolyan figyelemre méltó, mint egy természettudományi tárgy, mint a Föld terméke, mint egy ember által csiszolt drágakő. A legtöbbször, amikor az emberek a Hope-gyémántról írnak, azzal kezdik, hogy "Nos, Indiában találták".

Én mindig arra próbálom felhívni az emberek figyelmét, hogy a történet valójában sokkal korábban kezdődött. Sok gyémánt soha nem jut el idáig, mert egyszerűen nem élte túl mindazt, aminek meg kellett történnie. A második részben a színes gyémántokról, arról, hogy a tudósok hogyan termesztenek szintetikus változatokat a laboratóriumban, és a konfliktusban lévő gyémántok eladásának visszaszorítására tett globális erőfeszítésekről olvashat. A háromrészes sorozat utolsó részében pedig a Smithsonian gyűjteményének lenyűgöző történeteit ismerheti meg.