没有什么比世界上最古老的钻石更能说明“早期地球很酷”

仿制钻石中的锆石证明了保存超过40亿年历史的真品的最佳方法

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地球大约有45亿年的历史,但它的早期岁月动荡不安。甚至连岩石都无法在它生命的最初5亿年(被称为冥古宙)幸存下来,因为地质学家推测,在彗星和陨石的持续轰击下,地球表面在熔岩中沸腾和冒泡。但是,在澳大利亚30亿年历史的岩石中发现的古老锆石晶体中散布着的微小钻石暗示,地球表面的火焰可能比以前认为的要早得多就停止了。

德国明斯特威斯特法利亚威廉姆斯大学的矿物学研究生玛蒂娜·门内肯和她的同事探测了1000个古老的锆石晶体中的内含物——隐藏在异常稳定的晶格中的其他矿物的微小露头。他们通过一种称为拉曼光谱的激光技术,在45个古老的晶体中发现了不同形状和大小的钻石。

门内肯说:“我们发现最大的[钻石]大约有60微米(大约0.002英寸,或比大头针的头部小35倍),但有些只有大约7微米。” 但她说,无论它们的大小或形状如何,所有的钻石都是独一无二的,因为它们来自可以追溯到(通过铀杂质衰变成铅)早在42.5亿年前的锆石颗粒,即地球形成后短短2.5亿年。


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锆石晶体可以通过多种方式形成——例如,在月球上,矿物会在陨石撞击后结晶。但一些地质学家根据当前颗粒中的矿物和氧同位素水平推测,它们是在由冷却的花岗岩岩浆形成的古代地壳中结晶的。然而,钻石只有在高压将石墨挤压成精美的透明度时才会形成——超过45,000巴的压力只能在地下100公里(62英里)或更深的地方才能找到。

堪培拉澳大利亚国立大学的地质学家伊恩·威廉姆斯说,对于钻石的形成方式,“选项是冲击、弹丸[陨石]撞击或埋藏”。 “关键问题是锆石是围绕钻石生长,还是钻石在锆石中生长。”

由于锆石晶体即使在风化作用下其寄主岩石溶解后也能存活下来,因此,这些颗粒可能是在地表岩石中形成的,然后在地表较新的岩石下面消失,之后又作为其后来的寄主的外层被磨损而重新出现。研究人员正在寻找这些颗粒历史的其他迹象,例如柯石英,一种在类似压力下形成的致密二氧化硅形式。 门内肯说:“我们可能有完全转化为石英的柯石英,现在这在颗粒中相对常见。” 因为柯石英“在地表条件下不稳定”。

门内肯说:“根据我们的发现,早期的地球可能是一个安静、凉爽、适合居住的地方。” 但她指出,还需要更多的研究才能确定,例如对钻石的碳同位素和氮含量进行研究,以确定这些小宝石经历极端压力和温度的时间有多长。

威廉姆斯说:“一个可能的解释是,钻石是在锆石被掩埋的过程中,由锆石中的石墨内含物形成的。 如果是这样,那么掩埋肯定是在发现钻石的最年轻的锆石(大约在31亿年前)之后发生的。” 但是,“如果锆石早在42亿年前就围绕钻石生长,这意味着当时地球上存在非常厚的地壳。” 这意味着早期的地球可能已经冷却到足以形成许多其他装饰物,包括生命

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