鑽石含有地球古老大氣的殘餘物

如果你想了解早期的地球，謎題的一個關鍵部分是我們星球古老天空的空氣。例如，今天，地球的大氣層充滿了氣體，這些氣體支援著我們星球上令人難以置信的生命多樣性。瞭解這些氣體何時進入大氣層可以幫助我們瞭解生命最初是如何在我們星球的原始海洋中出現的。

幸運的是，在尋找答案的道路上，科學家們有一個特別耀眼的時間囊來照亮他們的過去：鑽石。高度珍貴的寶石是獨特有用的樣本，可以儲存地球古老歷史的秘密。事實上，它們是“我們擁有的唯一直接來自地球深處的樣本”。

現在，透過研究困在一些特別古老的鑽石的碳籠中的氣體，有證據表明我們今天空氣中賦予生命的氣體成分實際上與地球大氣層在 27 億年前的樣子非常相似前。

作為氣體在下面，所以在上面

在地幔的碳碎片中尋找我們古老大氣的指紋可能聽起來很奇怪。但是科學家們正在尋找的許多氣體實際上是從那個陰間遷移過來的。

地幔和天空的聯絡遠比你想象的要緊密。來自下方的氣體可以進入空氣中，這一過程稱為除氣。在我們的星球之外，這就是為什麼像月球這樣的世界可以擁有極其稀薄的大氣層。但其中一些氣體並沒有最終衝向天空，而是發現自己被困在新生的鑽石中。

在地幔的半固體岩漿中，當碳在灼熱和骨頭破碎的壓力下開始結晶時，新生的寶石可以在此過程中吸收其他礦物質和流體。這些碎屑可能會被困在鑽石內，成為稱為內含物的特徵。

隨著岩漿冒泡和火山噴發，這些鑽石需要花費數億年的時間才能浮出水面。即使是已知最年輕的鑽石，也比恐龍滅絕的年代還要久遠。鑽石的年齡是地球當前年齡（約 45 億年）的一半以上。最古老的可以長達 35 億年。

“鑽石非常特別，因為裡面的東西都被儲存了下來，因為沒有任何東西進出鑽石。” 例如，與岩漿變成火成岩不同，鑽石不會熔化和再結晶。

粗糙的鑽石

不過，這些不是您在珠寶商處能找到的鑽石。世界上最令人嚮往的鑽石可能是清澈無瑕的，但對地球化學家來說，瑕疵越多越好。

因此，一種稱為纖維狀鑽石的石頭，充滿了液體和內含物，以至於它們通常呈黑色或棕色是最好的研究物件。它們傾向於用於金剛石工具而不是配件。“你可能會認為它們不是鑽石，因為它們看起來不像鑽石”。

一旦研究人員獲得了他們的鑽石，他們就必須解開被困在其中的物質。但這並不容易， “這需要大量的工作，因為鑽石是地球上最堅硬的材料。他們不容易工作。”

有幾種方法可以讓鑽石揭示其氣態秘密。一種是從字面上將石頭粉碎成灰塵。第二種方法，加熱鑽石，使其中的碳原子恢復為石墨，就像鉛筆芯中發現的那種。石墨的原子結構不利於將流體固定在適當的位置，因此當金剛石變成石墨時，這些流體會以氣體形式釋放出來。

然後，研究人員可以分析釋放的氣體，以確定數十億年前存在的氣體種類。特別是，研究人員研究了化學家稱之為惰性氣體的三力：氦氣、氖氣和氬氣。

地幔中有兩種惰性氣體。第一個起源於地球的形成，來自太空的某個地方。第二種型別，尤其是氦氣，是放射性衰變的副產品，這一過程仍在發生。

給定元素的原子核可以具有不同數量的中子，從而導致稱為同位素的同一元素的多種“味道”。透過測量稀有氣體中同位素的比例，研究人員可以確定地幔在鑽石形成時是否已經將其氣體釋放到大氣中。

這些具有數十億年曆史的鑽石中的惰性氣體成分與今天上地幔中發現的成分非常吻合。這表明，如果氣體已經從古代地幔逃了出來，他們已經透過這些形成特別是鑽石的時間這樣做。

“在接下來的 27 億年裡，它一直保持相對穩定。”

研究鑽石中的這些流體可以幫助回答一些誘人的問題。“在地球早期，這種大氣成分是怎樣的，是否適合生命存在？在這種情況下，會發展出什麼樣的生活？”