圖片來源：Pixabay
對於大多數珠寶商來說，渾濁、淡黃色的“含纖維鑽石”實在太過難看。但對科學家來說，它們的晶體結構卻隱藏著非常珍貴的秘密，可以用來追溯10億年前甚至更久的歷史。
耶路撒冷希伯來大學的地球科學家雅各布·魏斯（Yaakov Weiss）和同事將一些產自南非的含纖維鑽石打碎，提取了被困在其中的少量液體。這些液體自鑽石形成時就已經存在了，它們擁有獨特的地質記錄，能夠展示在很久以前地球的深處到底處於什麼樣的環境中。這些液體還含有鈾元素和釷元素，它們會衰變產生氦4，並逐漸從鑽石的晶格中洩漏出來。沒有人知道精確的洩漏速率，但科學家卻需要用它來確定鑽石的年齡，甚至進一步揭開地球深處的歷史。
透過對衰變過程以及氦4可能洩漏的速率進行建模，魏斯和同事對這些鑽石的形成時間給出了一個寬泛的年代範圍。根據鑽石形成的地點，他們還把一些不可能的年代排除掉了。結合這兩方面的資料，科學家得到了氦4洩漏速率的上限。隨後，他們將這個速率應用到了正在研究的含纖維的鑽石上，相關研究成果發表於《自然·通訊》（Nature Communications）雜誌。
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團隊的研究成果指出，這些液體屬於3個不同的時期，每個時期都與地表發生的巨大變化相吻合。最古老的鑽石的年齡在7.5億~26億年之間，最終科學家確定，它的形成時間在大約10億年前。當時的構造作用正在如今的非洲塑造崎嶇的山脈。處於中間階段的鑽石形成於5.4億~3億年前，與奈米比亞諾克盧福山脈的形成時期相吻合。最年輕的鑽石形成於1.18億~8500萬年前，隨後它就被一次火山噴發活動帶到了上地殼。此外，最古老的鑽石的液體中還富含碳，而中間階段和最年輕的鑽石的液體中則分別富含二氧化矽和鹽。這可能也反映了重大的地質變化。例如，最年輕的鑽石中的液體可能是在洋殼被推入大陸地殼深處時形成的。
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加拿大艾伯塔大學地球科學家敘澤特·蒂默曼（Suzette Timmerman，並未參與這項研究）說，在地球深處，沒有任何其他岩石或礦物像鑽石一樣，能在內部變化如此之少的情況下抵達地表。因此，鑽石中的液體為了解上地幔和岩石圈（地殼）提供了一個罕見的機會。蒂默曼說：“鑽石裡的這一切基本就是時間膠囊。”
接下來，研究人員計劃研究其他地區的鑽石，看看它們的形成和地表事件之間是否也有類似的相關性，魏斯說：“我們需要進一步思考如何利用這些關聯，將其用於研究地幔和岩石圈的演化。”
撰文：斯蒂芬妮·帕帕斯（Stephanie Pappas）
翻譯：龔聰
來源：環球科學
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