راز پیدایش جواهرات در زمین چیست؟

دانشمندان در پژوهش‌هایی جدید راز شکل‌گیری جواهراتی مانند الماس را کشف کردند.

به گزارش خبرنگار گروه علمی باشگاه خبرنگاران جوان، زمین به دلیل وجود دی‌اکسید‌کربن در اتمسفر دارای آب و هوای پایدار است و در مقایسه با زهره، که در حالت گلخانه‌ای فرار است دمایی بالاتر دارد.

یکی از تفاوت‌های عمده بین زمین و زهره، وجود صفحات تکتونیک فعال روی زمین است که محیط ما را در سیستم خورشیدی ما منحصر به فرد می‌کند.

جو، اقیانوس‌ها و پوسته زمین تنها بخشی از منبع کربن است؛ گوشته، که ۷۵ درصد حجم زمین را تشکیل می‌دهد، به طور بالقوه دارای کربن بیشتری نسبت به سایر مخازن ذخیره شده است.

کربن؛ یکی از عناصر ضروری ساختمان زندگی آلی محسوب می‌شود که در داخل زمین توسط فرونشست جای گرفته است و به طرزی قابل توجه نقطه ذوب گوشته جامد را کاهش می‌دهد.

ذرات کربنات (سنگ‌های مذاب ریخته گری کربن) در گوشته کم عمق، سوخت آتشفشان‌های سطح، مواد معدنی کربنات نیز ممکن است عمیق حرکت کرده و به گوشته پایین‌تر منتقل شوند، اما مشخص نیست چه اتفاقی می‌افتد؛ پاسخ دادن به این سوال با چالش‌های بسیاری مواجه است.

شرایط درون زمین بسیار پیچیده است و نمونه‌هایی از گوشته شرایط بسیار نادری دارند؛ راه حل این است که این شرایط را در آزمایشگاه با استفاده از تکنولوژی پیشرفته بازسازی کرد تا به سوالات پاسخ داده شود.

اکنون گروهی از دانشمندان دانشگاه بریستول به طور آزمایشی این کار را انجام داده اند و نتایج را منتشر کردند که سرنخ‌های جدیدی در مورد آنچه در مورد مواد معدنی کربناته اتفاق می‌افتد هنگام انتقال مواد معدنی کربناته به گوشته که از طریق فروپاشی پوسته اقیانوسی (جایی که یکی از صفحات زمین تکتونیکی زمین زیر آن دیگری است) کشف می‌شود، دریافتند.

یافته‌های آن‌ها یک مانع برای فرونشاندن کربنات در خارج از عمق حدود ۱۰۰۰ کیلومتر کشف کرده اند که با سیلیس در پوسته اقیانوسی واکنش می‌دهد تا الماس را در عمق زمین که در طول دوره‌های زمین شناسی ذخیره می‌شوند تشکیل دهند.

دکتر جیمز دورییت از دانشکده علوم زمین توضیح می‌دهد: آیا مواد معدنی کربنات با استفاده از گوشته پایین زمین باقی می‌ماند و اگر نیست، تغییرات فشار و دما، باعث ایجاد واکنش‌های بین مواد معدنی و ظاهر آن‌ها می‌شود تنها راه پاسخ دادن به این سوالات این بود که شرایط محیط داخلی زمین را بازتولید کنیم.

جیمز دورییت و تیم تحقیقاتی وی سنگ‌های کربنات مصنوعی را تحت فشار و دمای بسیار بالا نسبت به شرایط عمق زمین تا حدود ۹۰۰ هزار اتمسفر و ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد با استفاده از لیزر گرم قرر دادند و دریافتند که کربنات تا عمق ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلیومتر یعنی نیمه راه هسته باقی می‌ماند.

در این شرایط، کربناته با سیلیس اطراف واکنش می‌دهد تا یک ماده معدنی شناخته شده به نام بریدگمانیت را تشکیل دهد که اکثر گوشته زمین را تشکیل می‌دهد؛ کربن آزاد شده توسط این واکنش به شکل دی اکسید کربن جامد است؛ همانطور که گوشته اطراف گرم در نهایت حرارت دیواره‌های فرعی راپایین آورده و دی اکسید کربن جامد را تجزیه می‌کند تا به شکل الماس فوق العاده عمیق ظاهر شود.

دکتر دورییت می‌افزاید: در نهایت، الماس فوق العاده‌ای می‌تواند به سطح در پوسته گوشتی آپولین بازگردد و این فرآیند می‌تواند یکی از منابع الماس‌های فوق العاده‌ای است که می‌توان آن‌ را پیدا کرد و این دستاوردی هیجان‌انگیز است، زیرا عمیق‌ترین سفر انسان‌ها حفاری حدود ۱۲ کیلومتر یعنی کمتر از نصف عمق پوسته زمین داشته باشد و این در مقایسه با مقیاس گسترده گوشته زمین با عمق نزدیک به ۳ هزار کیلومتر است.

این تیم تحقیقاتی با استفاده از یک سلول الماس برای تولید فشار معادل الماس‌هایی که در این عمق وجود داشت، نمونه‌های بارگذاری شده را در زیر میکروسکوپ مشاهده کردند و بین کیفیت جواهر، براق الماس درخشان سپس ساختار بلوری این نمونه‌ها با استفاده از پراش اشعه ایکس تجزیه و تحلیل انجام دادند.

دورییت اکنون قصد دارد تا این آزمایشات با فشار و دمای بالا به همراه تکنیک‌های شبیه سازی پیشرفته کامپیوتری به سایر مواد معدنی و مواد تعمیم دهد.

او گفت: با وجود اینکه در شرایط فعلی نمی‌توان به اندازه کافی مدل‌های فعلی رفتار پویا این سنگ ریخته‌گری غنی از آب را آزمایش یا درک کرد، زیرا ترکیب و خواص فیزیکی آن‌ها ناشناخته است؛ آزمایشات در شرایط سخت و شبیه سازی‌های کامپیوتری پیشرفته که تیم تحقیقاتی ما در حال حاضر بر روی آن کار می‌کند، برای حل این مشکلات کمک خواهد کرد.