地球深处的钻石可能没有你想得那么罕见

【正见新闻网2018年07月24日】

据美国国家地理:地球深处藏有1000兆吨的钻石,但请先放下钻头!最新的估计显示这种闪亮的宝石没有你想得那么罕见!

上千兆吨的钻石也许就藏在你的脚下。不过在你拿起超级坏蛋披风和抄起巨型钻头之前,先提醒你:这些财宝位在约160公里深的地方,根本拿不到!

当科学家利用在地球内部传播的震波来判断某一特定地层的成分时,发现它的构成里含有数量惊人的钻石。他们最近发表在《地球物理,地球化学,地球系统》(Geochemistry, Geophysics, Geosystems)期刊的研究结果显示,地球内部的钻石含量可能比先前的估计高出1000倍。

许多像美国地质调查所(U.S. Geological Survey)这样的机构,会使用分布在全球,称为的地震仪(seismometer) 的灵敏仪器阵列,来监控地球每次大大小小的地震。这些资讯不只能帮助科学家更了解地震,研究人员也可以利用它们描绘出地球内部的模样。岩石的硬度、温度、密度和成分都会影响震波在岩石中的行进方式,因此只要检视地球的震动,研究人员就可以推估它里面藏了什么,不需要动到巨型钻头。

不过数年下来,研究人员注意到一件奇怪的事情:在地表下方大概160公里的地方,震波通过的速度比预期快上许多。这个地区包含所谓的古陆核根部(cratonic roots)── 就是「由支撑着各大陆,坚稳的低温地函所所构成的颠倒的山脉」,本研究的作者宾州大学(Penn State University)博士后研究员约书亚.嘉博(Joshua Garber)解释说。

古陆核的岩石非常古老,在地球45亿年历史的前20亿年间就已形成且稳定下来。在难得的火山爆发事件中,研究人员从那些随着深处岩浆被上推到地表时所带出来的这种古老的岩石块中,获得它们组成成分的线索。不过古陆核根部的确切组成,与为何声波能快速通过它们的原因,长久以来一直是个谜。

珠光宝气的科学

在这份新的研究里,研究人员利用震测资料来研究那些模拟波动在三度空间传播穿越地球的各种模型。然后他们从岩石成分、浮力、甚至是各种物质可能出现的电磁场等方面来微调岩石的组成秘方,直到模型能重现观测到的波速。

「和先前的研究结果相反,我们发现不能只使用地函的主要岩石种类,也就是所谓的橄榄岩(peridotite),来解释这些速度。」嘉博说:「我们还需要某种硬度更强的岩石。」

而答案就是:钻石,而且是很多钻石。

除了夹杂着一些称为榴辉岩(eclogite)的海洋地壳岩石外,科学家估计有超1000兆吨──1后面接着15个零──这么多的钻石埋藏在地球内部。平心而论,这只不过是地球所有岩石的一小部分,嘉博说。以体积来讲,古陆核根部大约有2%是钻石。

研究人员早就知道有很大量的碳在地壳底下打转,包括二氧化碳以及含碳量高的各种矿物,如石墨(graphite)、方解石(calcite)和钻石。虽然这些亮闪闪的宝石在珠宝店能卖到好价钱,但从地质学来讲,它们其实并不罕见。

嘉博谈到最新的钻石含量估计时说:「这个结果是出人意料,但并非毫无先例。」

话虽如此,但1000兆吨真的会亮瞎眼。没有参与这项研究的耶鲁大学(Yale University)地震学家莫琳.隆(Maureen Long)就说:「这绝对让人浮想连篇。」

向下深掘

隆又说这个研究「在许多方面都获得令人兴奋和漂亮的结果。」她还强调这份研究做的很仔细,也对许多影响因子提出解释。

不过地球的钻石含量也许还不能就此论定,没有参与这个研究的西北大学(Northwestern University)地震学家苏珊.凡德里(Suzan van der Lee)说:「我个人不能完全接受这个结论。」虽然她推崇这份研究的严谨精细,但还有很多没被测试过的模型或许会呈现不同的结果。

目前隆和凡德里都同意这份研究是朝正确的方向迈进,因为它是由包含各种背景和专业的一大群人合作的成果,而促成这个团队的就是地球动力研究合作学会(Cooperative Institute for Dynamic Earth Research),它是一个长达一个月的活动,针对关注的科学议题将各领域的科学家集合起来一起研究。

最后还有一个很重要的问题:人类有办法拿到这些钻石财宝吗?嘉博说不太可能,他补充说:「至少在人类的时间尺度里办不到。」即使人类使用最先进的技术,到目前为止也只挖到12多公里的深度,所以要钻洞到160公里以下的深度显然是超级坏蛋等级的挑战。

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