เพชรที่ใหญ่ที่สุดในโลกอาจรวมตัวกันใน 'สระน้ำโลหะ'

การศึกษาใหม่พบว่าเพชรที่มีค่าและมีค่ามากที่สุดในโลกอาจเกิดในกระเป๋าโลหะเหลวซึ่งอยู่ลึกลงไปในโลก

การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่ากระเป๋าของโลหะเหลวนั้นถูกปกคลุมไปทั่วชั้นแมนเทิลของโลกระหว่างเปลือกโลกและแกนกลางของโลกอาจมีบทบาทสำคัญในการที่คาร์บอนและองค์ประกอบอื่น ๆ สำคัญต่อวงจรชีวิตระหว่างการตกแต่งภายในของโลกและพื้นผิวโลก

โดยทั่วไปแล้วเพชรก่อตัวลึกลงไปในหินร้อนที่ปกคลุมพื้นโลกขึ้นไปที่พื้นผิวด้วยการระเบิดของภูเขาไฟ เพชรที่มีคุณภาพอัญมณีที่ใหญ่ที่สุดที่พบในปัจจุบันคือเพชร Cullinan ซึ่งถูกค้นพบในแอฟริกาใต้ในปีพ. ศ. 2448 เพชร 3,106.75 กะรัตซึ่งต่อมาถูกตัดเป็นชิ้น ๆ (621.35 กรัม) และยาวประมาณ 3.86 นิ้ว (9.8 เซนติเมตร)

การวิจัยก่อนหน้านี้พบว่าเพชรที่มีคุณภาพอัญมณีที่ใหญ่ที่สุดในโลกโดดเด่นจากอัญมณีขนาดเล็กไม่เพียง แต่ในขนาด แต่ยังอยู่ในองค์ประกอบและโครงสร้าง

Evan Smith นักธรณีวิทยาจาก Gemological Institute of America ในนิวยอร์กกล่าวว่าพวกเขามีสิ่งเจือปนอยู่ในตัวน้อยมากนั่นคือวัสดุที่ไม่ใช่เพชร Evan Smith นักธรณีวิทยาจาก Gemological Institute of America ในนิวยอร์กกล่าว พวกมันค่อนข้างบริสุทธิ์ซึ่งหมายความว่าเพชรเหล่านี้ส่วนใหญ่ทำจากอะตอมคาร์บอนซึ่งแตกต่างจากเพชรอื่น ๆ จำนวนมากซึ่งมีอะตอมไนโตรเจนอยู่ที่นี่และมีการแทนที่อะตอมคาร์บอนของพวกเขา

นอกจากนี้เมื่อเพชรที่ใหญ่ที่สุดอยู่ในสภาพที่หยาบและไม่ขัดเงา "พวกมันรูปร่างไม่สม่ำเสมอเหมือนอมยิ้มที่อยู่ในปากของใครซักคนแทนที่จะเป็นผลึกที่มีความสมมาตรซึ่งมักจะนึกถึงด้วยเพชร" สมิ ธ บอกวิทยาศาสตร์สด

ความแตกต่างเหล่านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเพชรขนาดใหญ่อาจก่อตัวในรูปแบบที่แตกต่างกันไปจากเพชรที่มีขนาดเล็กและสามัญกว่า อย่างไรก็ตามเพชรคุณภาพอัญมณีที่ใหญ่ที่สุดในโลก "มีค่าเงินมากจนยากที่จะเข้าถึงพวกเขาเพื่อการวิจัย" Smith กล่าว นี่เป็นการศึกษาที่ไม่แน่นอนซึ่งอาจช่วยไขปริศนาความลึกลับของต้นกำเนิดอัญมณีขนาดใหญ่เหล่านี้ได้เขาอธิบาย

ตอนนี้สมิ ธ และเพื่อนร่วมงานของเขาได้วิเคราะห์ตัวอย่างอัญมณี 42 ชิ้นที่ถูกยืมไปให้นักวิจัยในแต่ละครั้งในเวลาไม่กี่ชั่วโมง นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบตัวอย่างที่ยังไม่เสร็จสองตัวอย่างและสิ่งที่เรียกว่า "ทางลัด" เก้าชิ้นที่เหลืออยู่หลังจากชิ้นส่วนอัญมณีถูกตัดและขัดเพื่อให้ได้ประกายสูงสุด

นักวิจัยตรวจพบว่ามีโลหะขนาดเล็กติดอยู่ภายในตัวอย่างเหล่านี้ การรวมกันนี้ประกอบด้วยส่วนผสมที่เป็นของแข็งของเหล็กนิกเกิลคาร์บอนและกำมะถันซึ่งเป็นส่วนผสมที่ไม่เคยพบเห็นในเพชรทั่วไปนายสตีเวนไชร์ผู้ร่วมวิจัยจากสถาบัน Carnegie for Science ในวอชิงตันกล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ยังตรวจพบร่องรอยของมีเทน และไฮโดรเจนในช่องว่างบาง ๆ ระหว่างการรวมเข้ากับเพชรที่หุ้ม

ธัญพืชโลหะเป็นหลักฐานว่าเพชรขนาดใหญ่น่าจะมีต้นกำเนิดผิดปกตินักวิจัยกล่าว เคมีของการรวมโลหะเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเพชรขนาดใหญ่ตกผลึกจากกระเป๋าของของเหลวโลหะ ในทางตรงกันข้ามเพชรอื่น ๆ มีแนวโน้มที่จะเติบโตจากซุปสารเคมีที่เต็มไปด้วยคาร์บอนออกซิเจนและไฮโดรเจนสมิ ธ กล่าว

ตัวอย่างจำนวนหนึ่งที่นักวิจัยตรวจสอบยังมีการรวมแร่ที่มีแบริ่งของซิลิกอนซึ่งเกิดขึ้นที่ความดันสูงซึ่งพบได้ในระดับความลึกที่สูงมากนักวิทยาศาสตร์กล่าว นักวิจัยประเมินว่าเพชรขนาดใหญ่นั้นเป็นอัญมณีที่ "ล้ำลึก" ซึ่งน่าจะก่อตัวในระดับความลึกประมาณ 254 ถึง 410 ไมล์ (410 ถึง 660 กิโลเมตร) ในการเปรียบเทียบการวิจัยก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าเพชรอัญมณีอื่น ๆ ส่วนใหญ่ก่อตัวในระดับความลึกเพียง 93 ถึง 124 ไมล์ (150 ถึง 200 กม.)

การค้นพบนี้แสดงหลักฐานโดยตรงของปฏิกิริยาทางเคมีที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในทางทฤษฎีในเสื้อคลุมโลกที่สร้างกระเป๋าโลหะผสมนิกเกิล - เหล็กโลหะสมิ ธ กล่าว ในทางตรงกันข้ามเหล็กและนิกเกิลส่วนใหญ่ในเนื้อโลกนั้นมักถูกผูกไว้กับออกซิเจนหรือสารเคมีอื่น ๆ

แม้ว่าบางครั้งเพชรขนาดใหญ่และเพชรทั่วไปจะพบกัน แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าพวกมันก่อตัวขึ้นด้วยกัน แต่ไชร์ซี่บอกกับวิทยาศาสตร์สด แมกมาชนิดเดียวกันที่ไหลขึ้นด้านบนเพื่อนำเพชรขนาดใหญ่ไปยังพื้นผิวสามารถลากเพชรขนาดเล็กที่ก่อตัวขึ้นที่ระดับความลึกตื้นกว่าได้

ไม่ควรค้นพบสิ่งเหล่านี้เพื่อแนะนำ "ว่ามีมหาสมุทรของโลหะเหลวอยู่ลึกเข้าไปในหิ้งโลก" สมิ ธ กล่าว โลหะเหลวน่าจะมาในกระเป๋าเท่านั้น "จำกัด ให้มีขนาดเท่ากำปั้นถ้าผมเดาว่ามันจะถูกบดละเอียดตลอดทั้งเสื้อคลุม" เขากล่าวเสริม

“ มีเหล็กโลหะนี้ไม่มาก - เพียงประมาณร้อยละ 1 ของเสื้อคลุม” Smith กล่าว “ มันเปลี่ยนวิธีที่เราต้องคิดเกี่ยวกับโลกที่ลึกกว่าเพราะองค์ประกอบอย่างคาร์บอนละลายได้ดีในเหล็กโลหะซึ่งหมายความว่าการมีอยู่ของโลหะนี้สามารถส่งผลกระทบต่อการหมุนเวียนของคาร์บอนไนโตรเจนและไฮโดรเจนจากโลกลึกสู่พื้นผิวโลก จากหิ้งโลกไปยังที่ที่เราอาศัยอยู่ "

การวิจัยในอนาคตสามารถตรวจสอบองค์ประกอบอื่น ๆ ที่อยู่ในเพชรขนาดใหญ่เหล่านี้หรือสิ่งที่อยู่นอกและมีไอโซโทปใดรวมอยู่ด้วย Smith กล่าว

“ นั่นอาจช่วยส่องแสงที่จุดกำเนิดของโลหะนี้มันมาจากไหนมันเกิดขึ้นได้อย่างไรมันมีอายุการใช้งานเท่าไหร่มันมีกระบวนการอะไรบ้างที่มีส่วนร่วม” เขากล่าว

นักวิทยาศาสตร์ได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับสิ่งที่ค้นพบทางออนไลน์วันนี้ (15 ธันวาคม) ในวารสาร Science