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《元素周期表何以解释一切》| 钻石、花生与尸体

作者:陋室鴻儒白丁

关于钻石的形成,最常见的解释是煤(植物化石)被压缩到地下,等它变得坚硬而透明就成了钻石。

《元素周期表何以解释一切》| 钻石、花生与尸体

小学老师是这样告诉我们的,但这并不正确。形成钻石的环境,要比这极端得多。

就在超钻石诞生的那年,好莱坞推出了一部乏味的电影《地心抢险记》,这是一部科幻片,看上去还挺真实。

有一个场景令我印象深刻。几位科学家被发射到地幔中去,用核武器撞击地核。在这个过程中,他们得躲避像高楼一样庞大的钻石。

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真正的钻石不可能那么大,但它所处的位置是对的。钻石的确是在地幔中形成的,而不是在地壳中。

钻石中只含有碳元素,形成一颗钻石需要几十亿年的时间。

植物中的确含有碳元素,但从植物化石变成钻石需要很长时间,今天我们从矿山中挖到的钻石不会是植物压缩而来的。要把碳元素压缩成晶体,也需要非常高的压力和温度,在行星地壳中不可能达到。

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钻石形成的位置是距离上地幔深几百千米的地方,那儿的压力比大气压高几十万倍,温度与太阳表面相当。钻石形成以后,会随着火山喷发到达地表,最终被我们挖出来。

植物压缩的谣言之所以会出现,可能是因为我们也开采煤炭,煤炭是植物化石加热和压缩形成的。但由于温度和压力远远不够,不足以形成钻石。

煤炭与钻石的确可以转化,但与谣言以为的正好相反。钻石不太稳定,经年累月就会腐烂成煤。所以我们想要知道,这个过程能否逆转?

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2003年,东京工业大学研究员入船彻男开始尝试将煤炭压缩成钻石。入船彻男使用的设备相当于大型的高压锅,他把一大堆煤投入其中,将压力设置得比地幔中还要高。结果就形成了一个超钻石,这种物质之前都没有人见过。

超钻石的摩氏硬度大于10,但目前为止还没有人计算出精确的数值。煤炭被极大程度地压缩,得到的超级钻石只有很小一点,大概只有几百万分之一克。

然而煤炭并不是不可或缺的材料。德国巴伐利亚地质研究所的丹·弗罗斯特成功地把花生酱压缩成钻石。“生命珍宝”公司的总部位于伊利诺伊州,它能够把你已故亲人的骨灰压制成钻石。只要有碳,就能够变成钻石。

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煤炭、钻石和超钻石都是由同种元素组成的,但他们的性质各不相同(我们称之为“碳的同素异形体”)。这表明元素能够以不同的结构排列。

来源:蒂姆·詹姆斯《元素周期表何以解释一切》第二章

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