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Jul. 23 2018

地球深處藏有1000兆噸的鑽石,但請先放下鑽頭!

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  • 地球深處藏有1000兆噸的鑽石,但請先放下鑽頭!

最新的估計顯示這種閃亮的寶石沒有你想得那麼罕見!

地球說不定塞滿了這種微小的寶石。PHOTOGRAPH BY CARY WOLINSKY

上千兆噸的鑽石也許就藏在你的腳下。不過在你拿起超級壞蛋披風和抄起巨型鑽頭之前,先提醒你:這些財寶位在約160公里深的地方,根本拿不到!

當科學家利用在地球內部傳播的震波來判斷某一特定地層的成分時,發現它的構成裡含有數量驚人的鑽石。他們最近發表在《地球物理,地球化學,地球系統》(Geochemistry, Geophysics, Geosystems)期刊的研究結果顯示,地球內部的鑽石含量可能比先前的估計高出1000倍。

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許多像美國地質調查所(U.S. Geological Survey)這樣的機構,會使用分布在全球,稱為的地震儀(seismometer) 的靈敏儀器陣列,來監控地球每次大大小小的地震。這些資訊不只能幫助科學家更了解地震,研究人員也可以利用它們描繪出地球內部的模樣。岩石的硬度、溫度、密度和成分都會影響震波在岩石中的行進方式,因此只要檢視地球的震動,研究人員就可以推估它裡面藏了什麼,不需要動到巨型鑽頭。

不過數年下來,研究人員注意到一件奇怪的事情:在地表下方大概160公里的地方,震波通過的速度比預期快上許多。這個地區包含所謂的古陸核根部(cratonic roots)── 就是「由支撐著各大陸,堅穩的低溫地函所所構成的顛倒的山脈」,本研究的作者賓州大學(Penn State University)博士後研究員約書亞.嘉博(Joshua Garber)解釋說。

古陸核的岩石非常古老,在地球45億年歷史的前20億年間就已形成且穩定下來。在難得的火山爆發事件中,研究人員從那些隨著深處岩漿被上推到地表時所帶出來的這種古老的岩石塊中,獲得它們組成成分的線索。不過古陸核根部的確切組成,與為何聲波能快速通過它們的原因,長久以來一直是個謎。

珠光寶氣的科學

在這份新的研究裡,研究人員利用震測資料來研究那些模擬波動在三度空間傳播穿越地球的各種模型。然後他們從岩石成分、浮力、甚至是各種物質可能出現的電磁場等方面來微調岩石的組成秘方,直到模型能重現觀測到的波速。

「和先前的研究結果相反,我們發現不能只使用地函的主要岩石種類,也就是所謂的橄欖岩(peridotite),來解釋這些速度。」嘉博說:「我們還需要某種硬度更強的岩石。」

而答案就是:鑽石,而且是很多鑽石。

除了夾雜著一些稱為榴輝岩(eclogite)的海洋地殼岩石外,科學家估計有超1000兆噸──1後面接著15個零──這麼多的鑽石埋藏在地球內部。平心而論,這只不過是地球所有岩石的一小部分,嘉博說。以體積來講,古陸核根部大約有2%是鑽石。

研究人員早就知道有很大量的碳在地殼底下打轉,包括二氧化碳以及含碳量高的各種礦物,如石墨(graphite)、方解石(calcite)和鑽石。雖然這些亮閃閃的寶石在珠寶店能賣到好價錢,但從地質學來講,它們其實並不罕見。

嘉博談到最新的鑽石含量估計時說:「這個結果是出人意料,但並非毫無先例。」

話雖如此,但1000兆噸真的會亮瞎眼。沒有參與這項研究的耶魯大學(Yale University)地震學家莫琳.隆(Maureen Long)就說:「這絕對讓人浮想連篇。」

 

向下深掘

隆又說這個研究「在許多方面都獲得令人興奮和漂亮的結果。」她還強調這份研究做的很仔細,也對許多影響因子提出解釋。

不過地球的鑽石含量也許還不能就此論定,沒有參與這個研究的西北大學(Northwestern University)地震學家蘇珊.凡德里(Suzan van der Lee)說:「我個人不能完全接受這個結論。」雖然她推崇這份研究的嚴謹精細,但還有很多沒被測試過的模型或許會呈現不同的結果。

↑↑↑↑↑你所不知道的鑽石

目前隆和凡德里都同意這份研究是朝正確的方向邁進,因為它是由包含各種背景和專業的一大群人合作的成果,而促成這個團隊的就是地球動力研究合作學會(Cooperative Institute for Dynamic Earth Research),它是一個長達一個月的活動,針對關注的科學議題將各領域的科學家集合起來一起研究。

最後還有一個很重要的問題:人類有辦法拿到這些鑽石財寶嗎?嘉博說不太可能,他補充說:「至少在人類的時間尺度裡辦不到。」即使人類使用最先進的技術,到目前為止也只挖到12多公里的深度,所以要鑽洞到160公里以下的深度顯然是超級壞蛋等級的挑戰。

 

撰文: Maya Wei-Haas

編譯:蔡雅鈴

延伸閱讀:火星也和地球一樣有地震嗎?NASA洞察號啟航探索!地震分布圖應該是何種模樣?

 

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