“超深钻石”揭开地球外部的机密

大海2008

故事要从送抵伦敦的一个包裹谈起。包裹装在一个普通的纸盒中，收件人是伦敦核心的一家矿业销售代理公司“S Neumann & Co”，这个盒子重量大约500克。但这不是一个普通的包裹。
包裹送抵的日子是1905年4月的一天，在这个日子的三个月前，南非普列米尔钻石矿（Premier Mine）的高空经理在高空下5.4米的矿道作例行反省时，忽然发现他头顶粗拙的岩墙上有亮光闪动。他认为是共事用锤子敲进墙的一大块玻璃，用来恶搞他。但怕万一错失瑰宝，他取出了小刀，在墙上掏挖了一会儿，小刀忽然折断。不外他终究仍是把这块发光的石头取了出来，原来并不是玻璃，而是一颗名副其实的钻石，一颗重达3106.75克拉，大如拳头的微小钻石，并且，不只稀有微小，还澄彻通明异样。
这颗钻石被称为“库利南钻石”（Cullinan），是迄今为止人类发现最大的钻石。最初被打磨成多块较小的钻石，最大的一颗就像边远星系中的恒星同样收回冷冽的光芒。因此，这块库利南I号钻石有时也被称为“非洲之星”。
近十二0年过来，这颗超级巨钻并未被世遗忘。在英国女王伊丽莎白二世的送葬队伍中，几颗库利南钻石被放在女王的灵柩上，伴有着女王乘坐灵车，直到女王灵柩下葬于皇家墓室，才从灵柩移走。由于这些微小的钻石是英国王室珠宝的一部份，通常保留在伦敦塔，在国度庆典才掏出来展现于众。库里南1号钻石现镶嵌在英王国权杖之上，而寰球第二大的库利南2号则镶嵌于英国王冠。
不外在库利南原钻精密打磨成灿烂的钻石并载入历史史册以前，还需求找到卖主发售，而最有但愿的卖主应该在伦敦。但接上去的问题是：如何将无价之宝的库利南原钻平安送到十二755千米外的伦敦，而不会受到盗劫？



最初，这块价值连城是在约翰内斯堡用普通挂号邮件寄往伦敦，邮费仅3先令，约合75美分（换算成明天的币值约十一.79英镑或13.79美元）。与此同时，一颗原钻的复制品则送上蒸汽轮船经短途海运到伦敦，这个冒牌货成心引人瞩目地放进船长的保险箱，并有警探作为看守，以此诈骗可能的响马。使人诧异的是，虚实两个版本最初都平安寄达。（真的）这颗钻石由于太贵卖了多年都卖不出去，最初由英国的德兰士瓦（Transvaal）殖民地政府用15万英镑（约等于明天的2000万英镑或2250万美元）买下，作为礼物送给英国国王爱德华七世（King Edward VII）。
不外，库利南钻石虽然以体积大和纯洁通明度极高闻名寰球，但并不是独一拥有这种物理特性的钻石。拥有库利南钻石这种特性的钻石总称为克力匹尔钻（Clippir diamond，英文clippir是这种钻石六大特性的英文单词首字母总和）。克力匹尔钻不止有使人惊艳的特性，还有咱们肉眼看不到的机密。
钻石如斯标致璀璨，但其出身却很低微，原是地球深处的岩石碎片，因一种人类仍感困惑难解的异样地质流动，阅历极为漫长的岁月才化身成晶莹耀眼的金刚石。这些怪异的岩石是来自人类无奈探测的一个隐蔽世界的稀有信息囊，这个世界在地球深处，压力大到不成想象，含有歪曲的绿色岩石和其余无可名状的矿物。全世界的迷信家数十年来始终埋首钻研，但愿能暴-露这个地球深处世界的机密。乏味的是，恰是咱们最珍爱的璀璨钻石能向咱们提供这个地心世界非比寻常的信息。事实上，恰是库里南这样的大型钻石正在改动咱们对地球外部的意识。
难得的时机



2020年，埃文·史密斯（Evan Smith）坐在美国宝石学院（GIA）的一台显微镜前，谨慎地套上橡胶手套，注视着仪器的镜片。镜片下是一颗十二4克拉，无价之宝的钻石，约有核桃大，光芒炫目。
为了钻研这颗无价之宝的钻石，史密斯经过了简直达军事级别的平安反省，先是虹膜扫描和身份反省，而后经过层层紧锁的平安门、平安升降机，以及限度甚多的奥秘走廊。在他子细钻研着钻石的时分，室内的监控摄像机还不停地向时辰警觉的保安人员发送房间的画面。
史密斯是美国宝石学院的初级科研人员，他正在钻研这颗钻石的成份，钻石中附带的一些来自地球深处的化学物资能够暴-露钻石晶体是如何造成的，以及在甚么前提下造成。然而钻研无价之宝的钻石是一件至关辣手的任务，通常状况下，钻研人员不成能拿到最大粒的钻石样本进行钻研。这些钻石会被送到世界各地，不外是去见潜伏的买家，而不是去见迷信家，这使人很丧气。
加拿大英属哥伦比亚大学（University of British Columbia）矿物勘探传授玛雅·科皮洛娃（Maya Kopylova）说，获取任何可资钻研的钻石样本作钻研都很难题，而她能够钻研的大少数钻石则都没有钻研的价值。她说，“钻研人员必需与钻石公司放弃良好的瓜葛，他们永久不会给你有价值的样本。所以，他们永久不会给咱们比6毫米（0.2英寸）大的钻石。”



即使能够获取钻石钻研，其手续也很繁琐而低廉。首先，科皮洛娃必需参观有高度保安监督的钻石分类设施，并肯定她想要钻研的样本。一旦获取批准，接上去就是文书任务，一切钻石进出口都必需要有金伯利过程（Kimberley Process）证书，以证实其来源合法，避免和平钻石或谓“血钻石”进入市场。
但是，史密斯不同，在美国宝石学院，他能够接触到世界上最少量的钻石，由于数量上百万的珠宝钻石会送到这里进行评估估值，以便投保或发售。史密斯说，“假如你想看一些稀有和不寻常的珠宝，这里是最现实之处，由于钻石都要通过这里。每隔几天，你就能借一颗钻石，或许用几个小时，或许一两天作钻研。”
几年前，史密斯恰是做了这样的钻研。他和一个国内迷信家团队一同，随便地讨取了53颗属于最大、最明澈、最低廉的一类钻石，即克力匹尔钻石，其中有的即来自库利南钻石矿，而后他和共事把53颗钻石带回试验室，放在显微镜下视察。



史密斯的发现是反动性的。克力匹尔钻石中有近四分之三含有巨大的物资，一些未被氧化的金属颗粒，这是普通钻石中找不到的货色，而此外15颗钻石中含有的异物颗粒是石榴石。石榴石只能在地幔中造成。地幔是地壳和熔融状的地核之间的岩石圈，分红两部份，接近地壳的上地幔和更深化地心，仅在地核之上的下地幔。
总的来讲，克力匹尔钻石中的金属颗粒提供了化学物线索，显示这些钻石只可能在地表下深度从360千米到750千米之间的地幔岩石圈中造成。在这个钻石“生成带”中，其深度足以解释其含有的金属颗粒为什么没有氧化，由于氧气含量要在比这较高的地层中才会增多，但这批克力匹尔钻石也没有深到750千米之下的上层地幔，由于这里石榴石会在微小压力下合成。要知，个别钻石造成于地壳下列仅150-200千米的地层中。
在2020年的钻研中，史密斯与美国珠宝钻研院研发副总裁王五一，独特剖析了这颗十二4克拉的钻石，发现这颗钻石可能造成于较深的地底，最少在地表下列660千米的深处。



来自于超深的地幔
史密斯说，“从地质学的角度来看，（个别以为） 钻石是十分怪异的矿物。”碰巧的是，咱们人类这个物种对这类怪异矿物深为迷倒，咱们每一年要花数以千万美元计的金钱去追求，这远远超过任何钻研名目的估算。
虽然人类为挖矿找钻石，形成和平、殖民、河流改道和罕见物种栖身地丢失等等的破坏，但史密斯以为，假如不是人类对这些闪闪发光的碳结晶的痴迷酷爱， “咱们人类就会对（钻石不寻常特性）的故事无所不知，由于咱们永久不会去寻觅和钻研。”



即便是最普通的钻石在诸多类岩石中也是出类拔萃，由于一切钻石都是在地表下列很深处造成，达到的的深度比其余任何岩石造成的深度都要深很多。科皮洛娃说，除了钻石，“地表上没有任何来自600千米深处的物资，绝对没有。”抵达地球外表的熔岩来自公开约400千米深之处，但这是消融的岩石，而钻石不同，从地底深处抵达地表还是原封原样。科皮洛娃增补说，并且岩石熔化“减少了另外一层的不肯定性，即咱们不知在熔化以前的原始物资是甚么。”
每一个颗被发售或佩戴过的钻石，除了在试验室里制作的人造钻石，都最少造成于9亿9千万年前，在阿谁十分边远的地质年代，怪异如意大利面状的生命方式和原始藻类刚刚从陆地爬上海洋。而有些钻石的春秋更是地老天荒，结成钻石晶体最少在32亿年前，那时全部地球可能还全是一片汪洋，从太空看是一个通体蓝色的旋转球体，不见一线海洋，更无所谓大陆。



钻石一旦在地球深处造成，要通过一系列机率很低的进程能力带到地表。首先，是地幔中极热岩石的天然静止通过数亿年的时间将钻石带到接近地表的地位，这个活动多是从地核边沿到地幔之间高达数千千米的微小岩石“熔流”的一部份。
而后钻石还必需在正确的时间泛起在正确地位，即需在来自地核中的熔岩向下往上喷发时恰在此处。史密斯说，“（熔化的岩体）会带走造成于不同中央的钻石，而后钻石与熔岩混合在一同。”这些包孕斑黑点点钻石的熔岩随后在地壳内冷却凝结成岩石，次要是一种被称为金伯利岩的岩石。千百万年后，被夹在金伯利岩石层的钻石才可能被人类发现。



早在20世纪80年代，地质学家就开始留意到，有些钻石看起来与少数钻石不同，有时其含有的矿物资可能标明，这些稀有钻石是在比普通钻石更高的压力下造成的（前面会具体引见）。史密斯说，“咱们开始疑心，是不是有些钻石的造成比其余钻石更深化地心。”
库利南钻石
再回到本文开始讲述的故事。那颗微小粗拙的库利南原钻平安到达伦敦后，即送到荷兰的皇家阿舍尔钻石公司，由公司最佳的钻石切割手约瑟夫·阿舍尔（Joseph Asscher）操刀。据报导，因这块原钻太大，锤子的第一次重击竟将刀子震碎，阿舍尔当场昏倒。不外阿舍尔终究胜利将这颗原钻切割成9颗大钻石，最大的一颗重达530.20克拉，另外还有96颗较小的钻石。最大的几颗成为英国皇冠和权杖上的装潢及英国王室的公家珠宝，其他较小的钻石则卖给世界各地的客户。
就在这个时分，他们留意到一个使人隐晦的模式。大少数被称为I型的钻石都含有少量的氮，这影响了钻石的晶体构造，并为钻石减少一丝淡黄色或棕色。不外，有时某颗钻石上简直检测不到这类元素的痕迹。这些是II型钻石，极为稀有，一般为十分大的钻石。



史密斯说，“这种钻石不同凡响的不单单是大。当你视察这些很大高品质的（II型）钻石时，好比库利南钻石，发现都有一些异样的地方，这些钻石较有可能属于稀有的同类。这已经是一个长时间未解的谜团。”
终究，迷信家发现一些钻石是“超深”钻石，即在地表下列极深处造成，其深度超乎想象，远超于个别钻石。此外还肯定了一些最有可能发现超深钻石的钻石矿，好比南非的库利南矿和左近莱索托王国的莱特森矿（Letseng），史密斯在显微镜前钻研的十二4克拉钻石就生产于后者。



但在以前几十年期间，大少数在地球深处发现的钻石都很巨大，没有特别的价值。要钻研大型、低廉的钻石却始终很费事，没有人反省过这些巨钻是不是也属于超深一类。史密斯说，“咱们历来没有想到某些超深钻石会是甚么瑰宝，没有想过有人会把超深钻石戴在身上，或者，你知道，装潢在王冠或权杖之类的货色上。”
史密斯2020年钻研发现的症结证据是一种很难找到的矿物，这是6年前在一颗于1879年撞击地球的陨石碎片中初次发现，而这个陨石已有45亿年历史。



据以为，这块陈旧的地外岩石已经是一个更大的天体小行星的一部份，在撞击地球的一次灾害中决裂。撞击时发生的惊人低压相似于地球外部的弱小压力。
这颗被称为特纳姆（Tenham）的陨石在着落中破碎，碎片散落在澳大利亚昆士兰州，其中许多被人采集，终究由一名地质学家的遗孀送给了伦敦的大英博物馆。143年后的明天，迷信家对这些陨石碎片进行了普遍的钻研，特别是想知道这些碎片是不是能提供无关咱们地球外部的信息。
2014年，迷信家们在这些天外来客的其中一块岩石中发现了桥锰石。只管这类矿物在地球上是储量最丰硕的物资，但却只能在地幔的低压下存在，而地幔在处于熔融形态的地核之上。桥锰石就像许多低压矿物同样，抵达地表就会合成，因此这仍是人类第一次看到桥锰石的真面目。



使人至关不测的是，史密斯钻研的十二4克拉钻石中也含有仅存于地幔中的这类矿物资，不外呈现破碎形态，由于即便包裹在坚不成摧的钻石中，到了地表，桥锰石个别也无奈维持原状。这标明，这颗闪闪发光的大钻石是在超深的下地幔造成的，在地球这个深度，压力最少是海立体的24万倍，是陆地最深处马里亚纳海沟（Mariana Trench）压力的240倍。
但为何这所有使得超深钻石非同寻常？超深钻石能否告知咱们其所在的阿谁人类看不见的世界的任何信息？



来自远古的碳
按照史密斯的说法，世界上最大和最有价值的钻石的不同寻常的质量彻底取决于其造成形式。
即或是个别普通钻石，其发源至今依然有些奥秘，迷信家以为钻石是以一种流体的方式开始其造成晶体的历程，最后有多是被困在地底深处的远古淡水，然後跟着下沉的大洋板块抵达地球深处。不知甚么缘故，或许是因为温度或压力的忽然变动，富含矿物资的水终究会把溶解在水中的碳排放出来，被排出来的碳而后积淀，终究在地球深处的微小压力下结晶成为钻石。



但像库利南钻这样的超深钻石就纷歧样了。这些钻石不是在水中开始的，而是在更深的地球外部，从溶解在液态金属中的碳开始。史密斯说，“这就像溶解了硫和碳的熔状铁镍合金。所以是一种彻底不同的流体，但依然是含碳的流体。阅历某种化学或温度变动的影响，致使碳从金属流体中结晶出来。”因此最后的金属液体含有较少的氮，所以由此发生的钻石氮元素含量极低，因此更为通明。
简而言之，克力匹尔超深钻石不单单是以某种形式增长到惊人比例的钻石，其从开始降生就至关非凡。事实上，超深钻石无可比拟的尺寸和通明度恰是其不同寻常的造成形式的间接后果。自从超深钻石被发现，这类来自地球超深处的宝石开始暴-露咱们星球深处始终对人类谨防死守的某些机密。



史密斯说，“我以为（超深钻石）告知咱们的最首要的信息是无关陆地结构板块下沉到地球的爬升进程。”
这是咱们在学校课堂上都学过的地质景象。地球岩石圈被联系成七个结构板块，“沉没”在地球外表，当彼此磨擦时就会发生地震，当彼此离开或靠得太近时就会发生火山。相当首要的是，在新板块不停造成的同时，一些板块也会逐步迟缓地滑上天壳之下，不再会泛起在地球外表。



虽然迷信家们始终疑心这些隐没的爬升板块一般为较重的陆地板块，终究会飘流下沉到更近地核的下地幔中，但这一猜测从未失掉证明。史密斯说，“你能够去看一座火山，而后说，‘是的，这些岩浆来自地球’，或者去陆地中的热液喷口，看到新的地壳正在造成……但除此以外，真的很难做相同的事（即深化地球探看），只能问道，有甚么货色进入了地球？”
但超深的钻石能够为咱们探看地球深处的机密提供首要的线索，由于很神奇的是，这些从地表隐没的结构板块可能就是超深钻石的原资料。史密斯说，“所以咱们现钻研的钻石看起来像大抵是下沉到下地幔中的陆地地壳的碎片。这些钻石的物理特性告知咱们，这个造成进程在物理学是说得通的。”
超深钻石除了证明终究抵达地球外部的陆地板块产生了甚么变动，还能告知咱们，在下地幔中能够发现甚么样的货色。首先，那里一定有碳，不然钻石就不会存在。但在2021年，在巴西的茹伊纳（Juína）发现了一颗稀有的超深钻石，标明下地幔可能也有全部“陆地”的淡水。



这粒巴西超深钻石中含有一种艳丽的蓝色矿物，即带有水分的尖晶橄榄石（ringwoodite）。这是在极低压下造成的一种特别橄榄石。个别橄榄石是构成大部份上地幔的绿色岩石。在显微镜下，这粒尖晶橄榄石看起来像一个很小的靛蓝色玻璃碎片，这类橄榄石中含有2.5%摆布的水。
得多年来，迷信家们始终以为，地球外表的一切水：河流、冰盖、湖泊和陆地中的水，其原始源头都来自地幔。然而地幔中的水到底贮存在哪里始终是有争议的，特别是由于个别橄榄石储水才能很差。但是，含水尖晶橄榄石的发现标明，水可能贮存在地幔更低之处，也便是许多超深钻石造成之处。
迷信家对超深钻石理解得越多，就越分明地意识到，超深钻石不只在金钱方面拥有不凡的价值，并且要是没有这些来自地球深处的宝石，地球深处产生的许多变动至今不为人类所知。
史密斯说，“你试图在显微镜下子细视察某样货色时，你确定会有一种惊叹不已的觉得，但同时你也会在脑海中想到你正在处置的货色价值数百万美元。有几回，我的意思是，看着其中一些货色，想着，‘哦，假如咱们能关上来看或更具体地钻研不是很好吗，由于这是如斯诱人的迷信样本’……但你不克不及，由于这是价值连城。这是一种很奇异的矛盾感触。”



因为通常没有人想砸破钻石作钻研，史密斯不由渴想有一种破坏性较小，但伎俩也很完全的选择，即让钻石放弃原始状态。钻石从地球深度冒出来时，是粗拙的块状，也没有通过切割和打磨后那种耀眼光泽，但你看到的钻石外表可以讲述钻石在地底的冒险历程。
史密斯说，“钻石会遭到岩浆的化学反映腐蚀，终究造成钻石极为共同的外形和繁杂的表状，钻石的天然外表是由数百万年来各种不同的气力雕塑出来的。这是并世无双的，让我感到美不堪收。”