.svg)
راز پیدایش جواهرات در زمین چیست؟
پارسینه: دانشمندان در پژوهش‌هایی جدید راز شکل گیری جواهراتی مانند الماس را کشف کردند.
زمین به دلیل وجود دی اکسید کربن در اتمسفر دارای آب و هوای پایدار است و در مقایسه با زهره، که در حالت گلخانه‌ای فرار است دمایی بالاتر دارد.
یکی از تفاوت‌های عمده بین زمین و زهره، وجود صفحات تکتونیک فعال روی زمین است که محیط ما را در سیستم خورشیدی ما منحصر به فرد می‌کند.
جو، اقیانوس‌ها و پوسته زمین تنها بخشی از منبع کربن است؛ گوشته، که ۷۵ درصد حجم زمین را تشکیل می‌دهد، به طور بالقوه دارای کربن بیشتری نسبت به سایر مخازن ذخیره شده است.
کربن؛ یکی از عناصر ضروری ساختمان زندگی آلی محسوب می‌شود که در داخل زمین توسط فرونشست جای گرفته است و به طرزی قابل توجه نقطه ذوب گوشته جامد را کاهش می‌دهد.
ذرات کربنات (سنگ‌های مذاب ریخته گری کربن) در گوشته کم عمق، سوخت آتشفشان‌های سطح، مواد معدنی کربنات نیز ممکن است عمیق حرکت کرده و به گوشته پایین‌تر منتقل شوند، اما مشخص نیست چه اتفاقی می‌افتد؛ پاسخ دادن به این سوال با چالش‌های بسیاری مواجه است.
شرایط درون زمین بسیار پیچیده است و نمونه‌هایی از گوشته شرایط بسیار نادری دارند؛ راه حل این است که این شرایط را در آزمایشگاه با استفاده از تکنولوژی پیشرفته بازسازی کزرد تا به سوالات پاسخ داده شود.
اکنون گروهی از دانشمندان دانشگاه بریستول به طور آزمایشی این کار را انجام داده اند و نتایج را منتشر کردند که سرنخ‌های جدیدی در مورد آنچه در مورد مواد معدنی کربناته اتفاق می‌افتد هنگام انتقال مواد معدنی کربناته به گوشته که از طریق فروپاشی پوسته اقیانوسی (جایی که یکی از صفحات زمین تکتونیکی زمین زیر آن دیگری است) کشف می‌شود، دریافتند.
یافته‌های آن‌ها یک مانع برای فرونشاندن کربنات در خارج از عمق حدود ۱۰۰۰ کیلومتر کشف کرده اند که با سیلیس در پوسته اقیانوسی واکنش می‌دهد تا الماس را در عمق زمین که در طول دوره‌های زمین شناسی ذخیره می‌شوند تشکیل دهند.
دکتر جیمز دورییت از دانشکده علوم زمین توضیح می‌دهد: «آیا مواد معدنی کربنات با استفاده از گوشته پایین زمین باقی می‌ماند و اگر نیست، تغییرات فشار و دما، باعث ایجاد واکنش‌های بین مواد معدنی و ظاهر آن‌ها می‌شود تنها راه پاسخ دادن به این سوالات این بود که شرایط محیط داخلی زمین را بازتولید کنیم».
او و تیمش سنگ‌های کربنات مصنوعی را تحت فشار و دمای بسیار بالا نسبت به شرایط عمق زمین تا حدود ۹۰۰ هزار اتمسفر و ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد با استفاده از لیزر گرم قرر دادند و دریافتند که کربنات تا عمق ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلیومتر یعنی نیمه راه هسته باقی می‌ماند.
در این شرایط، کربناته با سیلیس اطراف واکنش می‌دهد تا یک ماده معدنی شناخته شده به نام بریدگمانیت را تشکیل دهد که اکثر گوشته زمین را تشکیل می‌دهد؛ کربن آزاد شده توسط این واکنش به شکل دی اکسید کربن جامد است؛ همانطور که گوشته اطراف گرم در نهایت حرارت دیواره‌های فرعی راپایین آورده و دی اکسید کربن جامد را تجزیه می‌کند تا به شکل الماس فوق العاده عمیق ظاهر شود.
دکتر Drewitt می‌افزاید: "در نهایت، الماس فوق العاده‌ای می‌تواند به سطح در پوسته گوشتی آپولین بازگردد و این فرآیند می‌تواند یکی از منابع الماس‌های فوق العاده‌ای است که ما آن‌ها را پیدا می‌کنیم و این دستاوردی هیجان انگیز است، زیرا عمیق‌ترین سفر انسان‌ها حفاری حدود ۱۲ کیلومتر یعنی کمتر از نصف عمق پوسته زمین داشته باشد و این در مقایسه با مقیاس گسترده گوشته زمین با عمق نزدیک به ۳ هزار کیلومتر است.
این تیم با استفاده از یک سلول الماس برای تولید فشار معادل الماس‌هایی که در این عمق وجود داشت، نمونه‌های بارگذاری شده را در زیر میکروسکوپ مشاهده کردند و بین کیفیت جواهر، براق الماس درخشان سپس ساختار بلوری این نمونه‌ها با استفاده از پراش اشعه ایکس تجزیه و تحلیل انجام دادند.
دکتر Drewitt اکنون قصد دارد تا این آزمایشات با فشار و دمای بالا به همراه تکنیک‌های شبیه سازی پیشرفته کامپیوتری به سایر مواد معدنی و مواد تعمیم دهد.
او گفت: با وجود این شرایط فعلی نمی‌توانیم به اندازه کافی مدل‌های فعلی رفتار پویا این سنگ ریخته گری غنی از آب را آزمایش یا درک کنیم، زیرا ترکیب و خواص فیزیکی آن‌ها را نمی‌دانیم؛ آزمایشات در شرایط سخت و شبیه سازی‌های کامپیوتری پیشرفته که ما در حال حاضر روی آن کار می‌کنیم، برای حل این مشکلات کمک خواهد کرد.
یکی از تفاوت‌های عمده بین زمین و زهره، وجود صفحات تکتونیک فعال روی زمین است که محیط ما را در سیستم خورشیدی ما منحصر به فرد می‌کند.
جو، اقیانوس‌ها و پوسته زمین تنها بخشی از منبع کربن است؛ گوشته، که ۷۵ درصد حجم زمین را تشکیل می‌دهد، به طور بالقوه دارای کربن بیشتری نسبت به سایر مخازن ذخیره شده است.
کربن؛ یکی از عناصر ضروری ساختمان زندگی آلی محسوب می‌شود که در داخل زمین توسط فرونشست جای گرفته است و به طرزی قابل توجه نقطه ذوب گوشته جامد را کاهش می‌دهد.
ذرات کربنات (سنگ‌های مذاب ریخته گری کربن) در گوشته کم عمق، سوخت آتشفشان‌های سطح، مواد معدنی کربنات نیز ممکن است عمیق حرکت کرده و به گوشته پایین‌تر منتقل شوند، اما مشخص نیست چه اتفاقی می‌افتد؛ پاسخ دادن به این سوال با چالش‌های بسیاری مواجه است.
شرایط درون زمین بسیار پیچیده است و نمونه‌هایی از گوشته شرایط بسیار نادری دارند؛ راه حل این است که این شرایط را در آزمایشگاه با استفاده از تکنولوژی پیشرفته بازسازی کزرد تا به سوالات پاسخ داده شود.
اکنون گروهی از دانشمندان دانشگاه بریستول به طور آزمایشی این کار را انجام داده اند و نتایج را منتشر کردند که سرنخ‌های جدیدی در مورد آنچه در مورد مواد معدنی کربناته اتفاق می‌افتد هنگام انتقال مواد معدنی کربناته به گوشته که از طریق فروپاشی پوسته اقیانوسی (جایی که یکی از صفحات زمین تکتونیکی زمین زیر آن دیگری است) کشف می‌شود، دریافتند.
یافته‌های آن‌ها یک مانع برای فرونشاندن کربنات در خارج از عمق حدود ۱۰۰۰ کیلومتر کشف کرده اند که با سیلیس در پوسته اقیانوسی واکنش می‌دهد تا الماس را در عمق زمین که در طول دوره‌های زمین شناسی ذخیره می‌شوند تشکیل دهند.
دکتر جیمز دورییت از دانشکده علوم زمین توضیح می‌دهد: «آیا مواد معدنی کربنات با استفاده از گوشته پایین زمین باقی می‌ماند و اگر نیست، تغییرات فشار و دما، باعث ایجاد واکنش‌های بین مواد معدنی و ظاهر آن‌ها می‌شود تنها راه پاسخ دادن به این سوالات این بود که شرایط محیط داخلی زمین را بازتولید کنیم».
او و تیمش سنگ‌های کربنات مصنوعی را تحت فشار و دمای بسیار بالا نسبت به شرایط عمق زمین تا حدود ۹۰۰ هزار اتمسفر و ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد با استفاده از لیزر گرم قرر دادند و دریافتند که کربنات تا عمق ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلیومتر یعنی نیمه راه هسته باقی می‌ماند.
در این شرایط، کربناته با سیلیس اطراف واکنش می‌دهد تا یک ماده معدنی شناخته شده به نام بریدگمانیت را تشکیل دهد که اکثر گوشته زمین را تشکیل می‌دهد؛ کربن آزاد شده توسط این واکنش به شکل دی اکسید کربن جامد است؛ همانطور که گوشته اطراف گرم در نهایت حرارت دیواره‌های فرعی راپایین آورده و دی اکسید کربن جامد را تجزیه می‌کند تا به شکل الماس فوق العاده عمیق ظاهر شود.
دکتر Drewitt می‌افزاید: "در نهایت، الماس فوق العاده‌ای می‌تواند به سطح در پوسته گوشتی آپولین بازگردد و این فرآیند می‌تواند یکی از منابع الماس‌های فوق العاده‌ای است که ما آن‌ها را پیدا می‌کنیم و این دستاوردی هیجان انگیز است، زیرا عمیق‌ترین سفر انسان‌ها حفاری حدود ۱۲ کیلومتر یعنی کمتر از نصف عمق پوسته زمین داشته باشد و این در مقایسه با مقیاس گسترده گوشته زمین با عمق نزدیک به ۳ هزار کیلومتر است.
این تیم با استفاده از یک سلول الماس برای تولید فشار معادل الماس‌هایی که در این عمق وجود داشت، نمونه‌های بارگذاری شده را در زیر میکروسکوپ مشاهده کردند و بین کیفیت جواهر، براق الماس درخشان سپس ساختار بلوری این نمونه‌ها با استفاده از پراش اشعه ایکس تجزیه و تحلیل انجام دادند.
دکتر Drewitt اکنون قصد دارد تا این آزمایشات با فشار و دمای بالا به همراه تکنیک‌های شبیه سازی پیشرفته کامپیوتری به سایر مواد معدنی و مواد تعمیم دهد.
او گفت: با وجود این شرایط فعلی نمی‌توانیم به اندازه کافی مدل‌های فعلی رفتار پویا این سنگ ریخته گری غنی از آب را آزمایش یا درک کنیم، زیرا ترکیب و خواص فیزیکی آن‌ها را نمی‌دانیم؛ آزمایشات در شرایط سخت و شبیه سازی‌های کامپیوتری پیشرفته که ما در حال حاضر روی آن کار می‌کنیم، برای حل این مشکلات کمک خواهد کرد.
منبع:
باشگاه خبرنگاران
ارسال نظر