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1000万亿吨钻石,就在我们脚下

来自美国麻省理工学院、加州大学伯克利分校、哈佛大学等顶级机构的学者组成的团队发现,地球可能由1%到2%的钻石构成,总量达1000万亿吨。只可惜这些钻石在地表下150千米到240千米处的地方,远远超过目前任何钻井可达的深度。

由13位来自各国顶尖高校的科学家组成的科学团队分析了美国地质调查局(USGS)过去几十年来的地震活动记录,包括地震、海啸、爆炸和其他震源发出的声波。然而,他们在用数据绘制地球内部地图时,发现了无法解释的奇怪现象:声波在穿过古老的“克拉通(Craton)”根部时会明显加速。

地球上最古老的陆地板块,大陆岩石圈最稳定的部分,缺乏明显的火山活动或大地震的大陆,被称为克拉通。虽然科学家已知克拉通比周围的地幔温度更低,密度更小,声波通过的速度会更快,但实际测得的速度远远超过理论值。“测量的速度比我们认为可以通过合理假设重现的速度更快,我们不得不承认这里有个问题,项目也就从此开始了。”麻省理工学院的科学家Ulrich Faul如是说。

 

▲科学家可以通过地震波了解地球的构成(图片来源:IRIS)

为了揭开声波速度的奥秘,团队目标设定为确定克拉通根部的岩石组成。他们先利用USGS的数据建立了地震波穿过克拉通的三维模型。接着,Faul和团队成员在实验室里对不同类型的矿物进行了声波测速实验,又把各种矿石进行不同的组合,模拟克拉通的组成。最终他们真的发现了有一种类型的矿石,声波穿过它的速度与地震学家测量的速度相同——含有1%到2%钻石,其余部分是橄榄石(上地幔的主要岩石类型)和少量榴辉岩(海洋地壳俯冲时形成,很少裸露在地球表面)组成的岩石。如果这种模型成立,那钻石的含量将比现在预期的多1000倍,含量达1016万亿吨。

Faul表示,“钻石在很多方面都很特别。它的一个特殊属性就是钻石中的声速比上地幔中主要矿物橄榄石的声速快两倍。”含有1%到2%的钻石并不会改变克拉通的整体密度,“它们就像木块漂浮在水面上,克拉通比周围环境密度小,所以它们不会潜没(下降到另一个板块)而是会待在面上。这就保护了那些最古老的岩石,只需要这1%到2%的钻石就可以使克拉通变得稳定而不会下沉。”

不过,即使是这样,我们现在也开采不到这些钻石。人类向大地的探索非常不易。地球最深的钻井——苏联上世纪70年代的超级工程科拉超深钻孔也才12000多米(12公里),中国科学院院士高锐就曾说:“如果把地球比作一个鸡蛋的话,现在连鸡蛋皮都没钻破!”我们只能希望在安全的情况下,火山早点把钻石喷出来。

本文来自:北京科技报
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