從1905年在南非發(fā)現(xiàn)的“卡利南”，到2015年在博茨瓦納出世的“萊賽迪·拉·羅納”，幾乎每一塊大型鉆石都聞名世界。現(xiàn)在，科學(xué)家們宣布，他們破解了這些稀有而寶貴石頭的形成之謎。

    美國寶石學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員在最新一期美國《科學(xué)》雜志上報(bào)告說，大型鉆石可能源自地表之下400公里至750公里的超深部，在液態(tài)金屬中形成。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將能幫助推進(jìn)認(rèn)識(shí)地球的深部環(huán)境。

    參與研究的美國寶石學(xué)院研究開發(fā)部總監(jiān)王五一對新華社記者說：“半個(gè)世紀(jì)以來，人們一直在探索天然鉆石的形成機(jī)制，但由于涉及價(jià)值、保險(xiǎn)等問題，科學(xué)家很難有機(jī)會(huì)研究大型鉆石，所以長期以來我們對大型鉆石的成因及其地學(xué)意義所知無幾。”

    據(jù)王五一介紹，作為一家非營利機(jī)構(gòu)，美國寶石學(xué)院“幾乎是世界上唯一有機(jī)會(huì)可以對大量大型鉆石做研究的機(jī)構(gòu)”，因?yàn)樵S多鉆石的銷售都需要美國寶石學(xué)院的鑒定證書。該學(xué)院每天收到來自世界各地的數(shù)萬顆要求分級(jí)鑒定的鉆石，所以方便接觸到大量研究樣本。

    最終，研究人員從數(shù)十萬顆鉆石里挑選出30多顆大鉆石，其中最大的約400克拉。征得鉆石擁有者同意后，他們檢測了鉆石加工切下來的邊角料，結(jié)果在其中發(fā)現(xiàn)了一些天然包裹物的雜質(zhì)，其成分有鐵、鎳、硫、碳等元素。

    王五一說，鉆石的一個(gè)特點(diǎn)是，它在生長過程中會(huì)把一些周圍物質(zhì)包裹在內(nèi)。由于鉆石是純碳物質(zhì)，非常穩(wěn)定，包裹在其中的物質(zhì)幾乎不太可能跟外界物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因而保留了鉆石形成時(shí)周圍環(huán)境的特征。從包裹物主要成分為鐵來看，大型鉆石應(yīng)該是在液態(tài)金屬環(huán)境中形成的，這與小型鉆石的形成環(huán)境完全不同。

    研究人員據(jù)此認(rèn)為，大型鉆石在地球內(nèi)部形成的深度要比絕大多數(shù)鉆石深得多，它們的形成深度可能是在地下400公里到750公里，而其他天然鉆石一般是在地下150公里至200公里深度形成的。后來這些鉆石伴隨著火山噴發(fā)等地質(zhì)活動(dòng)上升到地面。

    天然鉆石可分為一型鉆石與二型鉆石。王五一說，兩者主要區(qū)別是氮含量，二型鉆石的純度特別高，氮雜質(zhì)極少，這種鉆石只占天然鉆石的2%。

    新發(fā)現(xiàn)可以解釋為什么大型鉆石基本是二型鉆石，這是因?yàn)榇笮豌@石在液態(tài)金屬環(huán)境中形成，而氮會(huì)被金屬吸收，所以大型鉆石純度也較高。而絕大多數(shù)鉆石可能在硅酸鹽環(huán)境中通過其他化學(xué)反應(yīng)形成，所以地下150公里至200公里處形成的鉆石容易包裹更多的氮，純度相對較低。

    延伸閱讀

    液態(tài)金屬到底是什么鬼？

    液體金屬合金材料擁有獨(dú)特的非結(jié)晶分子結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)金屬的結(jié)晶結(jié)構(gòu)截然不同，這種結(jié)構(gòu)更接近玻璃。 液態(tài)金屬的特點(diǎn)有低熔點(diǎn)、超強(qiáng)塑形能力、高屈服強(qiáng)度、高硬度、優(yōu)異的強(qiáng)度重量比、超高的彈性極限、抗腐蝕、高耐磨和獨(dú)特的聲學(xué)特性。而其最大的優(yōu)勢便在于高塑性、高強(qiáng)度和高硬度。總得來說，液態(tài)金屬一共有三種含義。

    第一種指的是如金屬汞一般在常溫下呈液態(tài)的金屬。這里的液態(tài)金屬中的液態(tài)是指液體形狀。例如，劉靜研究員研究中所用到的鎵銦硒合金，還有銦鉍銅合金（熔點(diǎn)為59℃）——可用于筆記本電腦上的一種比傳統(tǒng)硅脂散熱性能強(qiáng)十倍的液態(tài)金屬導(dǎo)熱墊，它們的工作狀態(tài)都是液態(tài)，應(yīng)用時(shí)主要是考慮其電驅(qū)動(dòng)性和高傳導(dǎo)性等。

    第二種就是我們常說的非晶合金，也叫液態(tài)金屬。之所以叫液態(tài)金屬，意思是合金是固體形狀，本應(yīng)該是晶態(tài)的，卻保留了液體形態(tài)下的非晶態(tài)。目前的非晶合金具有高彈性、高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕性等特性，但是韌性還是比不上一般的金屬，并且也沒有感應(yīng)能力、形變記憶能力等。

    第三種就是終結(jié)者中出現(xiàn)的液態(tài)金屬機(jī)器人，由一種名為Mimeticpolyalloy（擬態(tài)合金）的液態(tài)金屬（非晶合金）打造。因此，我們也經(jīng)常看見兩種液態(tài)金屬在向公眾介紹時(shí)也往往拉上終結(jié)者中的機(jī)器人。但電影終歸是電影，對于液態(tài)金屬的性能的想象和應(yīng)用上升到了一個(gè)目前我們還無法企及的高度。