Como os diamantes são formados?
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Os diamantes são formados nas profundezas da Terra, cerca de 100 milhas abaixo da superfície no manto superior. Obviamente, nessa parte da Terra é muito quente. Há muita pressão, o peso da rocha sobrejacente, de modo que a combinação de alta temperatura e alta pressão é necessária para o crescimento de cristais de diamante na Terra. Tanto quanto sabemos, todos os diamantes que se formaram na Terra se formaram sob esses tipos de condições e, é claro, essa é uma parte da Terra que não podemos provar diretamente. Não temos como perfurar a essa profundidade ou qualquer outra forma de viajar até o manto superior da Terra.
Como os diamantes viajam para a superfície da Terra?
Os diamantes que vemos na superfície são então trazidos à superfície por uma erupção vulcânica muito profunda. É um tipo muito especial de erupção, pensado para ser bastante violento, que ocorreu há muito tempo na história da Terra. Nós não vimos tais erupções nos últimos tempos. Eles provavelmente estavam em um momento em que a terra estava mais quente, e é provavelmente por isso que essas erupções estavam mais profundamente arraigadas. Essas erupções então transportavam os diamantes já formados do manto superior para a superfície da Terra. Quando a erupção atingiu a superfície, ela acumulou um monte de material vulcânico que acabou esfriando e os diamantes estão contidos nele. Estes são os chamados Kimberlites que são tipicamente as fontes de muitos dos diamantes minados do mundo.
Uma das coisas que sabemos, portanto, sobre quaisquer diamantes que foram trazidos à superfície é que o processo da erupção de Kimberlite trazendo os diamantes do manto superior para a superfície da Terra teve que acontecer muito rapidamente, porque se eles estivessem viajando muito longo e muito lentamente eles teriam literalmente se transformado em grafite ao longo do caminho. E assim, movendo-se rapidamente, eles basicamente se encaixaram na estrutura de diamantes. Uma vez que os diamantes foram trazidos de alta temperatura para baixa temperatura muito rapidamente - e rapidamente, queremos dizer em questão de horas - essas erupções, esses tubos de Kimberlite se movendo para a superfície, podem ter viajado a taxas de 20 a 30 milhas por hora. Uma vez que os diamantes são trazidos para a superfície e resfriados com relativa rapidez, esses átomos de carbono são travados no lugar e simplesmente não há energia suficiente para começar a rearranjá-los em grafite.
Qual é o papel do carbono na formação de diamantes?
Os diamantes são feitos de carbono, formando átomos de carbono sob alta temperatura e pressão; eles se unem para começar a produzir cristais. Por causa da temperatura e pressão, sob essas condições, os átomos de carbono se ligam um ao outro nesse tipo muito forte de ligação, onde cada átomo de carbono é ligado a quatro outros átomos de carbono. É por isso que um diamante é um material tão duro porque você tem cada átomo de carbono participando de quatro dessas ligações covalentes muito fortes que se formam entre os átomos de carbono. Então, como resultado, você obtém esse material difícil. Novamente, de onde o carbono está vindo, com que rapidez eles estão crescendo, todas essas questões ainda são abertas, mas obviamente as condições são tais que você tem um grupo de átomos de carbono que estão próximos o suficiente para começarem a se ligar. À medida que outros átomos de carbono se movem para a vizinhança, eles se ligam. É assim que qualquer cristal cresce. É o processo de fixação de átomos que produz essa rede repetitiva, essa estrutura de átomos de carbono, que eventualmente cresce o suficiente para produzir cristais que podemos ver. Cada um desses cristais, cada diamante, um diamante de quilate, representa literalmente bilhões e bilhões de átomos de carbono que todos tiveram que travar para formar essa estrutura cristalina muito ordenada.
Você mencionou que os cientistas não sabem de onde vem o carbono. Quais são algumas das possíveis fontes?
Em alguns casos, o carbono parece ter se originado dentro do manto da Terra, então o carbono que já estava na Terra. Em outros casos, há evidências curiosamente sugerindo que o carbono pode ter se originado perto da superfície da Terra. O pensamento lá é que esse carbono poderia ter sido literalmente carbono que fazia parte de sedimentos de carbonato ou animais, plantas, conchas, o que quer que fosse levado para o manto superior da Terra pelo mecanismo de placas tectônicas chamado subducção.
Quanto tempo demora a formar diamantes?
Nós realmente não sabemos quanto tempo leva. Houve tentativas de tentar incluir inclusões em diferentes partes dos diamantes, e estas não tiveram sucesso. Pode ser que os diamantes se formem em períodos tão curtos quanto dias, semanas, meses ou milhões de anos. Normalmente, como acontece com muitos cristais que crescem na Terra, não é um processo contínuo. Os diamantes podem começar a crescer e então pode haver uma interrupção por algum motivo - uma mudança nas condições, temperatura, pressão, fonte de carbono, seja o que for - e eles podem ficar por milhões, centenas de milhões de anos e então começar a crescer novamente . Isso é parte do problema de tentar colocar algum tipo de período de crescimento neles; as coisas nem sempre ocorrem continuamente na Terra.
Podemos cultivar diamantes no laboratório e podemos simular condições lá. Mas há coisas que temos que fazer para cultivar diamantes em laboratório que não são óbvias em como isso acontece na Terra. No laboratório, eles são tipicamente cultivados, mas há algum catalisador. Alguns metais são freqüentemente adicionados para fazer com que os diamantes cresçam, mas esses mesmos catalisadores não são observados nos diamantes do manto superior da Terra.
Quantos anos são os diamantes?
Todos os diamantes, até onde sabemos, são bem antigos na Terra. A maior parte da formação de diamante provavelmente ocorreu na Terra nos primeiros dois bilhões de anos da história da Terra. Há depósitos de diamantes descobertos que são mais jovens - a rocha em si, o Kimberlito, talvez tenha apenas dezenas de centenas de milhões de anos de idade. A maneira como eles datam os diamantes é tipicamente observar inclusões de outros minerais no diamante que podem ser radioativamente datados. Os diamantes em si não podem ser datados. Mas se as inclusões minerais contiverem certos elementos como potássio e coisas que podem ser usadas em um esquema de datação radioativa, então, datando a inclusão no diamante, você terá uma noção da idade do próprio diamante. E essas datas sempre sugerem que os diamantes são bem antigos. Pelo menos centenas de milhões de anos, mas na maioria dos casos com bilhões de anos, de um a três bilhões de anos, época em que a terra era provavelmente mais quente do que é hoje e então as condições talvez fossem mais apropriadas para o crescimento de diamantes.
Quantos anos tem o famoso diamante Hope em exibição no Museu de História Natural do Smithsonian?
O diamante Hope tem pelo menos um bilhão de anos. Você não vê a rocha original que carregou os diamantes para a superfície, mas eles encontraram alguns Kimberlites na Índia que têm evidências de diamantes neles. Esses Kimberlites datam de pelo menos um bilhão de anos. Isso sugere que o diamante Hope e os diamantes semelhantes encontrados na Índia foram trazidos à tona há pelo menos um bilhão de anos e talvez há mais tempo. Então, estamos confortáveis dizendo que o diamante Hope tem pelo menos um bilhão de anos. Quando você olha para a propagação da idade da maioria dos outros diamantes, é provavelmente muito mais antigo que isso.
O que torna o diamante Hope tão incomum?
Seu tamanho e cor tornam isso muito incomum. Quando você pensa na história das pessoas que mineram diamantes, apenas um diamante foi encontrado e produziu um diamante azul escuro do tamanho e da qualidade do diamante Hope. Isso dá a você alguma noção de quão incomum e quão notável é. Novamente, eu sempre argumentei que é tão notável quanto um objeto de história natural, como um produto da Terra, como é uma pedra preciosa de corte humano. Na maioria das vezes, quando as pessoas escrevem sobre o Diamante da Esperança, começam com: "Bem, foi encontrado na Índia". Parte do ponto que eu sempre tento fazer para as pessoas é que a história começou muito mais cedo. Muitos diamantes nunca chegam a esse ponto, porque eles simplesmente não sobreviveram a todas essas coisas que deveriam ter acontecido.
Na parte dois, aprenda sobre os diamantes coloridos, como os cientistas estão desenvolvendo versões sintéticas no laboratório e os esforços globais para conter a venda de diamantes de conflito. Na parte final desta série de três partes, descubra as fascinantes histórias por trás da coleção do Smithsonian.
