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《元素周期表何以解釋一切》| 鑽石、花生與屍體

作者:陋室鴻儒白丁

關于鑽石的形成,最常見的解釋是煤(植物化石)被壓縮到地下,等它變得堅硬而透明就成了鑽石。

《元素周期表何以解釋一切》| 鑽石、花生與屍體

國小老師是這樣告訴我們的,但這并不正确。形成鑽石的環境,要比這極端得多。

就在超鑽石誕生的那年,好萊塢推出了一部乏味的電影《地心搶險記》,這是一部科幻片,看上去還挺真實。

有一個場景令我印象深刻。幾位科學家被發射到地幔中去,用核武器撞擊地核。在這個過程中,他們得躲避像高樓一樣龐大的鑽石。

《元素周期表何以解釋一切》| 鑽石、花生與屍體

真正的鑽石不可能那麼大,但它所處的位置是對的。鑽石的确是在地幔中形成的,而不是在地殼中。

鑽石中隻含有碳元素,形成一顆鑽石需要幾十億年的時間。

植物中的确含有碳元素,但從植物化石變成鑽石需要很長時間,今天我們從礦山中挖到的鑽石不會是植物壓縮而來的。要把碳元素壓縮成晶體,也需要非常高的壓力和溫度,在行星地殼中不可能達到。

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鑽石形成的位置是距離上地幔深幾百千米的地方,那兒的壓力比大氣壓高幾十萬倍,溫度與太陽表面相當。鑽石形成以後,會随着火山噴發到達地表,最終被我們挖出來。

植物壓縮的謠言之是以會出現,可能是因為我們也開采煤炭,煤炭是植物化石加熱和壓縮形成的。但由于溫度和壓力遠遠不夠,不足以形成鑽石。

煤炭與鑽石的确可以轉化,但與謠言以為的正好相反。鑽石不太穩定,經年累月就會腐爛成煤。是以我們想要知道,這個過程能否逆轉?

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2003年,東京工業大學研究員入船徹男開始嘗試将煤炭壓縮成鑽石。入船徹男使用的裝置相當于大型的高壓鍋,他把一大堆煤投入其中,将壓力設定得比地幔中還要高。結果就形成了一個超鑽石,這種物質之前都沒有人見過。

超鑽石的摩氏硬度大于10,但目前為止還沒有人計算出精确的數值。煤炭被極大程度地壓縮,得到的超級鑽石隻有很小一點,大概隻有幾百萬分之一克。

然而煤炭并不是不可或缺的材料。德國巴伐利亞地質研究所的丹·弗羅斯特成功地把花生醬壓縮成鑽石。“生命珍寶”公司的總部位于伊利諾伊州,它能夠把你已故親人的骨灰壓制成鑽石。隻要有碳,就能夠變成鑽石。

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煤炭、鑽石和超鑽石都是由同種元素組成的,但他們的性質各不相同(我們稱之為“碳的同素異形體”)。這表明元素能夠以不同的結構排列。

來源:蒂姆·詹姆斯《元素周期表何以解釋一切》第二章

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