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這個亮晶晶的稀罕物 竟然比恐龍的年紀還要大

恐龍這個遠古icon在侏羅紀公園裡隨處可見,它們藉助著琥珀里蚊子攜帶的古DNA得以重生。雖然這種提取DNA的行為被科學家們發了「好人卡」,但是各種科幻電影對於遠古世界的探索卻熱情不減。Part1指間的地球歷史

這種熱情,從19世紀就開始了。

「滿街泥濘,好像洪水剛從大地上退去,如果這時遇到一條四十來英尺長的巨齒龍,像一隻龐大的蜥蜴似的,搖搖擺擺爬上荷爾蓬山,那也不足為奇。」這是1853年查爾斯·狄更斯在《荒涼山莊》中的描述。在他的筆下,恐龍第一次以一條12米的怪物蜥蜴形象出現在了大眾的視野中。

維多利亞時代,恐龍在人們心中的形象。左:禽龍,右:巨齒龍

巨齒龍(Teratosaurus)第一次代表恐龍擁有了姓名,但它在2.43億年前的尼亞薩龍(Nyasasaurus)面前還是個弟弟。根據支離破碎的化石分析,人們認為尼亞薩龍也許就是最早的恐龍[1][2]。不過尼亞薩龍也是個記錄刷新者,在此之前艾雷拉龍(Herrerasaurus)一度被認為是已知最早期的恐龍。記錄的不斷刷新,讓人類探索古生物歷史的視野不斷深化。

尼亞薩龍圖片:thoughtco

恐龍在地球上稱霸了一億多年,可人外有人,哥外有哥。誰又能想到,恐龍這個老大哥還得向一種小蟲低頭呢?中國科學院南京地質古生物研究所和弗吉尼亞理工大學的研究者們,就在湖北省三峽地區發現了一批5.5億年前的珍貴化石——由夷陵蟲留下的臨終遺迹(mortichnium)。也由此證明,在寒武紀以前已經具備了具有運動能力,身體分節兩側對稱的後生動物。

這個珍貴的足跡化石就像是你從滑沙留下的痕迹圖片:[3]

這個大發現有什麼意義呢?(我們知道)地球歷史上著名的寒武紀生命大爆發之後,整個地球系統就變成了群英薈萃,可是之前到底發生了些什麼才催生了大爆發?

遺迹化石復原圖

夷陵蟲的出現解答了這個問題。體節的出現作為兩側對稱動物祖先的特徵,可能觸發了後期寒武紀動物的身體形態和複雜性的爆炸式增長,而特殊的運動能力對海底沉積物和生物席的改造則為大量生命的孕育和演化奠定了物質和演化基礎。

化石幫人類敲開了了解遠古生物的大門,可是術業有專攻,如果想敲開關於數億年前整個地球的大門,還得靠一種小石頭。而它,也許現在就在你的指間。

一說到鑽石,女生首先想到的可能就是婚紗、藍天和草坪,鋼鐵直男們想到的是自己一擠再擠的錢包,而老了的90後想到的大概是黃金礦工里抓一個富一局的通關利器……但誰也想不到鑽石的另一個身份,竟然是地球的信使。

黃金礦工遊戲圖源網路

說起來,天然鑽石可形成於地球歷史的各個時期/階段,在已經開採的礦山中,鑽石主要形成於33~47億年前以及12~17億年這兩個時期。如南非的一些鑽石年齡為45億左右,表明這些鑽石在地球誕生後不久便已開始在地球深部結晶,可以說鑽石是世界上最古老的寶石。

去年,科學家們在地球表面發現了鈣-鈣鈦礦(Ca-perovskite),鈣鈦礦系列是含量第四豐富的地球礦物,但鈣-鈣鈦礦只有在23Gpa以上(大約在地下660km深的壓力)的壓力下才會形成並穩定存在。人類從來沒有親眼在大自然里見過鈣-鈣鈦礦,因為在地表鈣-鈣鈦礦無法穩定存在。鎂—鈣鈦礦是下地幔最主要的礦物,大約佔據了80%的體積,剩下的20%鈣—鈣鈦礦等礦物。

那這次是它是怎麼在地面被發現的呢?坐漂流瓶來的,而漂流瓶本瓶就是一片來自地下700千米的鑽石。正是由於鈣-鈣鈦礦(Ca-perovskite)被巧合地封存在了這片薄薄的鑽石中,讓解釋了海洋地殼進入地球下地幔的循環過程,也為人們研究海洋地殼進入地球深處時的命運提供了重要證據。[4]

「漂流瓶」中的「信」圖片:University of British Columbia

世界上每一顆天然鑽石都攜帶著獨一無二的信息,組成在一起也許就能破解地球的密碼。一想愛情專屬的鑽石,為了傳遞數億年前的地質歷史信息就不遠萬里從地下來到地上,竟然也感覺到了一絲科學的浪漫。

好看的鑽石要更貴?

完全合情合理

鑽石之所以還能讓我們看到它數億年前的模樣,是因為它是碳在地表下至少大約300到800千米(相當於國際空間站到你腳底那麼遠)受到高壓地質作用的產物,耐久性極佳。

如果在自然環境中,一塊大海床要一直滑落幾百千米——這被稱為俯衝,然後在巨大的板塊到達1000攝氏度左右的上地幔並開始融化前,累計產生相當於40000倍以上大氣壓的壓力。在這整個過程中,來自古代海洋環境的鹽溶液會滑入下地幔並與橄欖岩相互作用,從而產生氯化物。然後,這些融化的混合物形成含金剛石的火山岩(金伯利岩)——最終隨著地球各層運動(比如火山噴發)被帶到地表,形成可開採的鑽石礦。

鑽石形成的過程圖片:Gem Rock

經過這樣的極限錘打,碳原子們形成了等距排列、結構牢固、具有四個角相等的正四面體晶胞,而這四個角又是其它四面體晶胞的一部分,這賦予了鑽石超好的機械物理穩定性和耐久性,硬度極大,而且在無氧環境下還能抵抗住岩漿的侵蝕,並隨著火山噴發來到淺層地表。

這麼說的話,鑽石的儲量應該挺可觀的啊?有人一定會因此忍不住問珠寶店員:你們憑什麼賣這麼貴?

因為能直接開採出來的天然鑽石太少了。

目前沒有鑽井能直接到達鑽石形成的深度進行商業開採,最深的鑽探也不過只能達到地表以下15千米。而且鑽石礦基本上只存在於源自地球深部的超基性岩漿岩體中,這些都是當年經過極高的溫壓條件,並有幸來到地表淺層的「幸運岩」,非常稀少。這導致可提取天然鑽石的礦岩十分罕見,只有不到1000個岩管中蘊藏著天然鑽石,又只有30個活躍著並且有經濟開採價值。而這30個岩管中開採出的天然鑽石原石里,也只有30%最後能被打磨加工成天然鑽石首飾。

艾卡迪鑽石礦(Ekati Diamond Mine),是加拿大的第一座露天和地下的鑽石礦圖片:Wikipedia

再者是因為鑽石的美麗來之不易。鑽石的本質是C(碳)元素。在沒有任何雜質的純碳鑽石晶體中,每個C原子以共價鍵與另外4個C原子連接,一片穩定祥和。但是並不是所有的鑽石都這麼好看,在漫長的地質過程中,只有極少鑽石是完全只含C元素的,多數鑽石會含有一定量的N(氮)元素。N元素會導致鑽石發黃,但黃色不夠鮮艷的話,則達不到彩鑽的級別,以白鑽的標準看吧,又差點意思,會使得鑽石的價值降低,更不會被上架銷售。

寶石學家因此根據發黃的程度將鑽石分為三六九等,一般情況下,鑽石越白越值錢。但如果彩色到了極高的濃度,就會成為黃鑽會員,價值也需要重新評估。

含氮元素的鑽石結構和一塊552克拉的黃鑽圖片:Geology

每一顆天然鑽石都來之不易,其生長紋理、內含物、亮度也不盡相同。因此,永遠也找不到兩顆一模一樣的天然鑽石,這也是鑽石的稀有和獨一無二所在。

一輩子最重要的那個

一輩子都不變的鑽石

Diamond鑽石一詞最初源自希臘語「 adamas」,意思是不可征服和堅不可摧。因為鑽石太過於稀有珍貴,柏拉圖認為鑽石可以體現天神的意志;在印度神話中,人們相信戴鑽石的人可以免受火、毒藥、小偷和邪靈的傷害、羅馬人相信,將鑽石戴在戰場上會使戰士變得更強大,更立於不敗之地;而其他許多文化還認為受傷或患病的人可以通過每塊石頭中的魔法能量來治癒。在鑽石曾經成為古老的貨幣形式或現代的愛情象徵之前,鑽石更多是還瀰漫著宗教和信仰的神秘色彩,這也大概能解釋為什麼滅霸拼死拼活找到的無限原石中有2個都是鑽石了。

由於鑽石超穩定的化學特性,風吹雨打也不會有一點改變,數百年來,鑽石一直被用作貨幣、權力和地位的象徵。1074年,匈牙利皇後第一次將皇冠冠上鑲有鑽石。在接下來的一千年里,各國王室成員之間進行了廣泛的交流,以結成同盟並表達忠誠,這也為它們之後成為愛與奉獻的象徵埋下了一些伏筆。

其實古埃及就有訂婚戒指戴在中指的傳統,那時人們相信在中指上有直接通向心臟的血管,代表愛情。直到1477年,奧地利Maximillian大帝委託製造了第一枚鑽石訂婚戒指,並獻給了自己愛人,引領了使用鑽石求婚的潮流。人們開始認同並相信鑽石歷經滄桑的生成過程與自我價值實現、戀人情感延續的相似性,最終成為了戀人中指上的訂婚標誌,並將這個傳統一直延續到了現在。

奧地利Maximillian大帝的第一枚求婚鑽戒圖片:Wikipedia

《泰坦尼克號》中的海洋之心的原型是一顆名叫「希望」的藍色彩鑽,奧黛麗赫本為《蒂凡尼早餐》拍攝海報時,也戴上了一串blingbling的黃鑽項鏈。到了現代,隨著鑽石切割技術的成熟和精進,鑽石的冠部刻面和亭部刻面越來越多,也變得越來越璀璨閃耀,成為求婚儀式上除了新人以外,最亮眼的角色。

不同時期的切割術圖片漢化:有趣的製造

對光線的完美折射反射可以決定切割術的好壞圖片:GemRock

天然鑽石歷經數億年的形成,見證了地球的風貌變遷,也傳承了人們生命中的點滴真情,是人類能夠擁有的最古老的自然瑰寶。

獨一無二的天然鑽石,不僅承載了愛的故事,也是每個人自我表達的最佳象徵。我們每個人的成長與自我的價值,就像天然鑽石一樣,歷經時光,卻又不畏時光。

責任編輯: 夏雨荷   來源:果殼 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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