【新三才編譯首發】來自深處
“從地質學的角度來看，[總的來說]鑽石是非常奇怪的礦物，”史密斯說。碰巧我們人類發現它們如此迷人，我們每年投入數千萬美元來尋找它們，遠遠超出任何研究專案的預算。
雖然這導致了很多破壞，從戰爭和殖民化到河流改道和稀有棲息地的摧毀，但如果不是因為我們對這些閃閃發光的碳塊的熱情，“我們也不會知道它們不尋常的特性”，史密斯說。
即使是最普通的鑽石，在岩石中也是獨一無二的，地球表面沒有任何其他東西是來自於地球深處。“地表沒有其他物質來自 600 公里（373 英里）深處，絕對沒有，” 科皮洛娃說。到達地表的岩漿來自大約 400 公里（249 英里）以下，但與到達地表的鑽石不同，岩漿是融化的岩石。“這又增加了原始材料在受到熔化影響之前的不確定性，” 科皮洛娃補充道。
除了那些在實驗室中合成的鑽石，每一顆曾被出售或佩戴過的鑽石，都至少有 9.9 億年的歷史，那時地球上的生命形式還是單細胞，那是原始藻類剛剛開始爬上陸地的時代。但有些鑽石則更加古老，至少是在32 億年前首次結晶，當時整個地球可能是一個大海洋，一個漩渦狀的藍色球體，看不到任何陸地或大陸。
鑽石形成後，需要一系列極其偶然的過程才能將其帶到表面。首先，地幔中過熱岩石的自然運動使其在數億年間更接近地表，這可能是巨大“羽流”的一部分，從地核邊緣延伸至上地幔數千公里.
然後鑽石必須在正確的時間出現在正確的地方，在岩漿中被炸開。“熔融液體從各個不同的位置收集了這些鑽石，並將它們混合在一起，”史密斯說。這種帶有鑽石的岩漿隨後凝固成地殼內的岩石，特別是一種稱為金伯利岩的岩石，數百萬年後可能會在那裡發現寶石。
早在 80 年代，地質學家就開始注意到，一些鑽石看起來與其他鑽石不同。有時它們所含的礦物質可能表明與普通鑽石相比，它們是在更高的壓力下形成的。
大約在同一時間，他們注意到一個令人費解的模式。大多數鑽石（稱為 I 型）含有大量的氮，這會影響它們的晶體結構，並可能會呈現淡黃色或棕色。不過，有時鑽石幾乎檢測不到氮元素，這些則是 II 型鑽石，例如庫裡南，這種鑽石極為罕見。
史密斯說：“II 型鑽石不僅僅是因為體積很大才讓它們與眾不同。”
最終，科學家們發現一些鑽石的來源“超深”，並確定了一些最有可能發現它們的礦山，包括南非的 Cullinan 礦和附近賴索托王國的 Letseng 礦。之前提到的史密斯顯微鏡下的 那顆124 克拉鑽石就產於此。
但幾十年來，發現的大多數來自地球深處的鑽石都很小，而且價值不高。研究大而昂貴的鑽石一直很棘手，沒有人檢查過它們是否也屬於II 型鑽石。“我們從來沒有真正認為II 型鑽石可以成為寶石品質的東西，我們永遠不會佩戴超深的鑽石，或者，你知道，把它們放在皇冠或權杖或類似的東西上，”史密斯說。
史密斯，在2020 年的研究中，聚焦在一種難以捉摸的礦物，它在六年前才首次被發現，並且是在一顆 45 億年前的隕石中發現的，該隕石於 1879 年撞擊地球。
人們認為，這塊古老的地外岩石曾經是一個更大的天體，屬於一個小行星的一部分，並在一次災難性的撞擊中破碎。在此過程中，它經歷了驚人的高壓，這種高壓類似於地球內部的壓力。
特納姆（Tenham）隕石在墜落時破碎，碎片散落在澳大利亞昆士蘭州，其中許多碎片收藏在倫敦的大英博物館裡。
2014 年，科學家們注意到了其中一塊外星岩石中的礦物布裡奇曼石。雖然它是地球上最豐富的物質，但它只能存在於下地幔的高壓下，即地球熔融核之上的一層。像許多高壓礦物一樣，它在到達地表時會破裂，這是人們第一次看到它。
令人驚訝的是，史密斯研究的這顆 124 克拉的寶石中也含有這種礦物質，儘管它是處於分解的形式，這種礦物質通常無法在上升到地表的過程中保留下來。這表明閃閃發光的岩石形成於下地幔，壓力至少是海平面壓力的 240,000 倍。這是海洋最深處馬里亞納海溝壓力的240 倍。
為什麼這一切讓超深鑽石如此不同？他們能告訴我們關於他們所處的隱秘世界的哪些資訊？
古碳
根據史密斯的說法，世界上最大和最有價值的鑽石的不尋常品質都歸功於它們的形成方式。
即使是普通鑽石的起源仍然有些神秘，但它們被認為以流體的形式開始生命——很可能是古老的海水與下沉的海洋板塊一起被困在地下深處。不知何故，也許是由於溫度或壓力的突然變化，這種富含礦物質的水最終會排斥溶解在其中的碳，碳會沉澱出來——在地殼下方的巨大壓力下，碳會結晶成鑽石。
但是像庫裡南這樣的超深鑽石就不一樣了。這些生命不是從水中開始的，而是從溶解在液態金屬中的碳開始的，在地球內部很遠的地方。“這就像熔化的鐵鎳合金，其中溶解有硫和碳，”史密斯說。“所以它是一種完全不同的流體，但它仍然是碳流體。它正在經歷任何化學或溫度變化，這導致碳結晶出來。” 在這種情況下，初始流體含有較少的氮，因此它們最終含有很少的這種元素，因此更加透明。
“我認為超深鑽石告訴我們的最重要的事情是當海洋構造板塊沉入地球時的這個俯衝過程，”史密斯說。
這是我們在學校課堂上都學到的現象——地球被分成七個構造板塊，它們在表面“漂浮”，當它們相互摩擦時會產生地震，當它們分開或太遠時會產生火山關閉。至關重要的是，在不斷形成新板塊的同時，一些板塊也在慢慢滑入地殼下方，再也不會出現。
但是，儘管科學家們長期以來一直懷疑這些消失的俯衝板塊，通常是較重的海洋板塊，最終會漂移到下地幔中，但這一點從未得到證實。“你可以說火山噴發出的岩漿來自地球’，或者去說在海洋的擴張中心那裡正在形成新的地殼……但要反過來說，真的很難，什麼東西掉進了地球？” 史密斯說。
超深鑽石可以提供重要的線索，因為令人驚訝的是，這些消失的構造板塊可能就是它們的組成部分。“所以我們看到的超深鑽石看起來就像是那些被帶到下地幔的海洋地殼碎片，”史密斯說。“這些鑽石告訴我們這個過程在物理上是真實的。”
除了確認最終進入我們星球內部的海洋板塊發生了什麼，超深鑽石還告訴我們您可能會在下地幔中發現的各種東西。首先，必須有碳，否則鑽石就不會存在。但在 2021 年，巴西茹伊納發現了一顆罕見的超深鑽石，暗示地幔中可能還有 “海洋”。這顆鑽石包含鮮豔的藍色礦物，即含水尖晶橄欖石，它是高壓形態的橄欖石，構成上地幔大部分的綠色礦物。在顯微鏡下，它看起來像一小塊靛藍玻璃碎片，這種玻璃含有大約 2.5% 的水。
多年來，科學家們一直認為地球表面的所有水（河流、冰蓋、湖泊和海洋中的水）最終都來自地幔。但它究竟可以儲存在哪裡一直存在爭議，特別是因為橄欖石不能很好地儲存水。然而，水飽和尖晶橄欖石的發現表明它儲存在更深的地方，與許多超深鑽石形成的區域相同。
科學家對它們瞭解得越多，就會越清楚地認識到，超深鑽石不僅相當值錢，而且如果沒有它們，地球內部的許多過程都將很難被發現。
“當你試圖在顯微鏡下仔細觀察某樣東西時，肯定會有一個令人驚歎的因素，但隨後你的腦海中也會有這樣的想法，即你正在處理的物體價值數百萬美元，”史密斯說。“我的意思是，只是看著其中的一些東西，然後想，‘哦，如果我們能打開它或更詳細地研究它，那不是很好嗎，因為它是如此迷人的科學樣品。但你不能打碎它，因為它是如此珍貴的寶石。”
由於粉碎鑽石通常是不可行的，於是史密斯不禁渴望一種破壞性較小但同樣激進的替代方案：就是讓鑽石保持原樣。當含有鑽石的岩石被發現時，它們是塊狀的、粗糙的，沒有經過切割和拋光，但你看到的表面就像是它們在地下探險的歷史資訊。
“鑽石可以被岩漿化學蝕刻掉，最終得到這些非常不尋常的形狀和複雜的特徵，數百萬年來所有這些不同力量塑造的自然表面。這是獨一無二的，我看到了比切割和拋光後的光澤很多的美。
（編譯：BOXING）
（文章來源：新三才編譯首發）
