在地球深处发现“钻石工厂”

根据亚利桑那州立大学的说法，地核和地幔边界处的高温和高压适合制造钻石。

地球内层的插图。

亚利桑那州立大学地球与太空探索学院的研究小组调查了地球金属核心与地幔中岩浆之间边界的条件。据新闻周刊8 月 31 日报道，他们发现地核液态铁合金中的碳可以形成钻石。这项新研究发表在《地球物理研究快报》杂志上。

“在地核和地幔边界的压力-温度条件下，碳的稳定形式是金刚石，”亚利桑那州立大学教授、该研究的合著者丹·希姆说。亚利桑那州立大学称其为“钻石工厂”。

地球内部分为许多层，由不同的成分和物质状态组成。据《国家地理》报道，在薄薄的岩石地壳之下是地幔——一个缓慢移动的熔岩层，占地球总体积的 84% 。它的温度为1,000 - 3,700摄氏度，更深的是地球的外核和内核。外核由镍、液态铁和其他一些元素组成，温度约为 4,500 - 5,500 摄氏度；内核主要由固态铁组成，由于极压，与太阳表面一样热。

在这项新研究中，该团队研究了外核中的碳如何从液态铁合金中逸出，与水反应并形成钻石。“硅酸盐地幔和金属核之间在约 2,900 公里深度的边界处的温度达到约 3,900 摄氏度，足以让大多数矿物在其原子级结构中失去 H2O，”Shim 说。

“考虑到地球地幔-核心边界的估计压力，氢与液态铁的混合似乎会降低核心中其他轻元素的溶解度。因此，碳元素的溶解度可能存在于地球核心中——在局部降低氢从地幔进入地核。从液态外核逸出的碳在进入地幔时变成了钻石，”他补充说。

“碳是生命必不可少的元素，在许多地质过程中发挥着重要作用。新发现地核到地幔的碳转移机制将有助于我们更多地了解地球深处的碳循环。更有趣的是，自从这颗蓝色星球开始俯冲以来，核心-地幔边界的钻石形成可能已经有数十亿年了，”研究合著者 Byeongkwan Ko 评论道。