Phát hiện nơi chứa kim cương hiếm nhất trên hành tinh

Không phải tất cả kim cương đều được tạo ra như nhau, những viên ngọc quý hiếm thường sáng bóng và lớn một cách bất thường. Trong hàng thập kỉ, các nhà khoa học đã cố gắng phát hiện ra những lực khả dĩ để tạo ra những viên kim cương quý hiếm trên Trái đất.

Kim cương quý hiếm có cấu trúc rất lạ thường. Ảnh: Shutterstock.

Hiện tại, nghiên cứu mới về hình dạng không hoàn hảo của những viên đá quý đã cho chúng ta câu trả lời. Những viên kim cương lớn nhất và giá trị nhất đều được hình thành trong hồ dung dịch kim loại biệt lập, nằm sâu hàng trăm km dưới bề mặt Trái đất.

"Những viên đá quý đắt giá nhất, hiếm có nhất lại ngẫu nhiên là những phần giá trị nhất của Trái đất về mặt khoa học", Evan Smith – một thành viên của nhóm nghiên cứu và là nhà địa chất kim cương của Viện đá quý Hoa Kỳ, nói trên tờ NPR.

Mọi người đều biết rằng, kim cương được hình thành sâu dưới bề mặt của hành tinh. Nó được định hình trong những tảng đá nóng và dày của lớp bao phủ ngoài Trái đất, giữa lớp lõi và vỏ.

Cuối cùng, chúng ta cũng tiếp cận được đến chúng khi con người mang chúng đến bề mặt bằng những trận núi lửa phun trào.

Nhưng quá trình đó không hề đơn giản, bởi những kim cương lớn và sáng thường chỉ xuất hiện trong những điều kiện cơ bản, khác hoàn toàn so với các viên kim cương bình thường.

Không chỉ là phiên bản tốt hơn của những viên kim cương thường thấy, mà chúng phân biệt với những loại kim cương ít giá trị ở cả cấu trúc và mức độ hóa học. Mẫu nổi tiếng nhất của chúng là kim cương Cullinan – viên kim cương có chất lượng tốt nhất và lớn nhất từng được phát hiện cho đến bấy giờ.

Trước khi được cắt thành các thành các mảnh nhỏ hơn, Cullinan nặng đến 621.35 gram và có chiều dài 9.8 cm. Viên kim cương sáng rõ một cách tuyệt đẹp.

"Những viên kim cương giá trị như Cullinan hay Lời hứa của Lesotho được trưng bày trong những bộ sưu tập các loại đá quý hiếm về đặc điểm vật lý.

Chúng đều khác hẳn với những loại đá bình thường. Tuy nhiên, chúng hình thành như thế nào và chúng cho ta biết điều gì về Trái đất vẫn còn là một điều bí ẩn với con người", Wuyi Wang – thành viên nhóm nghiên cứu cho biết.

Để khám phá ra bí ẩn đó, nhóm nhà khoa học đã tiếp cận nhiều loại kim cương II – loại có hình dạng hiếm nhất trên Trái đất. Những viên kim cương này hầu hết được làm từ cacbon tinh khiết, điều này chứng thực cho độ sáng của nó.

Cũng hiếm khi thấy sự có mặt của nito không tinh khiết trong các cạnh của tinh thể - nguyên nhân tạo nên những ánh vàng trong những viên đá rẻ tiền.

Kim cương loại IIa chiếm 1 đến 2% kim cương tự nhiên, thậm chí kim cương loại IIb không chứa một vết nhơ nào chỉ chiếm khoảng 0.1% trong tất cả loại kim cương tự nhiên.

Để thực hiện nghiên cứu, đầu tiên các nhà khoa học tập hợp 9 mảnh cắt rời của kim cương loại II, bằng cách nghiền hoặc cắt nhỏ, họ có thể phân tích từng phần nhỏ nhất trong cấu trúc tinh thể của kim cương.

Họ phát hiện rằng, một vài mảnh cắt chứa các majorite – một loại ngọc hồng lựu được tìm thấy ở phần trên của vỏ Trái đất, và chỉ được hình thành dưới áp lực cao. Điều đó không hề đáng ngạc nhiên vì chúng ta đã biết rằng kim cương được hình thành dưới lực nén.

Nhưng nhóm nghiên cứu thấy các tạp chất bao gồm hỗn hợp của sắt, niken, cacbon và sunfua – một sự kết hợp chưa hề có tiền lệ ở những viên kim cương thường.

Dấu vết của metan và hydro hình thành quanh tạp chất này như một lớp màn bao phủ, cũng được tìm thấy – đây cũng chính là thứ chưa bao giờ được nhìn thấy trong các viên kim cương trước.

Giai đoạn kế tiếp, nhóm tập hợp 42 kim cương loại II sáng bóng và đang trong quá trình hình thành. Tổng kết, nhóm phát hiện tổng cộng 72% mẫu chứa phân tử sắt và niken lạ thường. Tạp chất của ngọc thạch lựu được tìm thấy ở 15 trên 53 mẫu.

Căn cứ vào những cấu trúc hóa học, các nhà nghiên cứu có thể xác định được các loại đá này được hình thành nguyên thủy ở độ sâu bao nhiêu trong lớp vỏ Trái đất. Và điều kiện nào để có thể hình thành nên những sự kết hợp kì lạ của kim cương quý hiếm nhất cũng được tìm ra.

Sự thật rằng, kim cương bao gồm thạch lựu đỏ có nghĩa là chúng có thể được hình thành ở độ sâu 750 kilomet dưới bề mặt hành tinh. Nếu sâu hơn, thạch lựu không còn giữ được tính chất cứng cáp của nó nữa.

Để xem xét triển vọng tìm được những loại kim cương hiếm này, Trạm không gian quốc tế đã cho thám hiểm quỹ đạo tại độ cao 350 km trên Trái đất.