Phát hiện "nhà máy kim cương" sâu trong lòng đất

Theo bài báo đăng tải trên tạp chí Geophysical Research Letters, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học bang Arizona, Mỹ đã phát hiện ra carbon trong lõi của hợp kim sắt lỏng có thể tạo thành kim cương.

"Dạng ổn định của carbon với các điều kiện áp suất, nhiệt độ tại ranh giới giữa lõi và lớp phủ Trái Đất chính là kim cương", Dan Shim, Giáo sư tại Đại học Bang Arizona, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết. Đại học Bang Arizona gọi đây là "nhà máy kim cương", tờ Newsweek cho hay.

Bên trong Trái đất được chia thành nhiều lớp, cấu tạo từ các thành phần và trạng thái khác nhau của vật chất. Bên dưới lớp vỏ đá mỏng là lớp phủ, đó là một lớp đá nóng chảy chuyển động chậm, chiếm 84% tổng thể tích của hành tinh, có nhiệt độ từ 1.000 độ C đến 3.700 độ C.

Xa hơn nữa là lõi bên ngoài và bên trong của Trái đất: Lõi bên ngoài là sắt lỏng và niken cùng một số nguyên tố khác, nóng khoảng 4.982 độ C. Trong khi lõi bên trong chủ yếu được làm bằng sắt rắn, do áp suất mạnh và nóng ngang với bề mặt của Mặt trời.

Trong nghiên cứu mới, các chuyên gia đã đo cách carbon trong lõi bên ngoài thoát ra khỏi hợp kim sắt lỏng, phản ứng với nước và tạo thành kim cương. "Nhiệt độ tại ranh giới giữa lớp phủ silicat và lõi kim loại ở độ sâu khoảng 2.900 km đạt tới khoảng 3.900 độ C, đủ cao để hầu hết khoáng chất mất đi H2O trong các cấu trúc quy mô nguyên tử của chúng. Vì vậy, khi carbon thoát ra khỏi chất lỏng ở lõi bên ngoài sẽ trở thành kim cương khi nó đi vào lớp phủ ", giáo sư Shim cho biết.

Trong khi đó, Byeongkwan Ko, đồng tác giả nghiên cứu, nhận định: “Carbon là nguyên tố thiết yếu cho sự sống và đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình địa chất. Phát hiện mới về cơ chế chuyển carbon từ lõi đến lớp phủ sẽ giúp chúng ta hiểu thêm về chu kỳ carbon sâu trong Trái đất. Sự hình thành kim cương ở ranh giới lõi - lớp phủ có thể đã diễn ra hàng tỷ năm tính từ khi quá trình hút chìm bắt đầu diễn ra trên địa cầu".

Kim cương được làm hoàn toàn từ các nguyên tử carbon bởi sự sắp xếp độc đáo của các liên kết hóa học. Chúng có thể được tìm thấy trong lớp vỏ trên khắp hành tinh nhưng cực kỳ hiếm và đắt tiền.

Kim cương được vận chuyển từ nguồn gốc của chúng trong lớp phủ đến bề mặt Trái đất, thông qua các vụ phun trào núi lửa. Là chất cứng nhất được biết đến, kim cương hiện được sử dụng trong công nghiệp để cắt và mài mòn, cũng như là một loại đá quý trang sức đắt đỏ.

Minh Hoa (t/h)