钻石含有地球古老大气的残余物

如果你想了解早期的地球，谜题的一个关键部分是我们星球古老天空的空气。例如，今天，地球的大气层充满了气体，这些气体支持着我们星球上令人难以置信的生命多样性。了解这些气体何时进入大气层可以帮助我们了解生命最初是如何在我们星球的原始海洋中出现的。

幸运的是，在寻找答案的道路上，科学家们有一个特别耀眼的时间囊来照亮他们的过去：钻石。高度珍贵的宝石是独特有用的样本，可以保存地球古老历史的秘密。事实上，它们是“我们拥有的唯一直接来自地球深处的样本”。

现在，通过研究困在一些特别古老的钻石的碳笼中的气体，有证据表明我们今天空气中赋予生命的气体成分实际上与地球大气层在 27 亿年前的样子非常相似前。

作为气体在下面，所以在上面

在地幔的碳碎片中寻找我们古老大气的指纹可能听起来很奇怪。但是科学家们正在寻找的许多气体实际上是从那个阴间迁移过来的。

地幔和天空的联系远比你想象的要紧密。来自下方的气体可以进入空气中，这一过程称为除气。在我们的星球之外，这就是为什么像月球这样的世界可以拥有极其稀薄的大气层。但其中一些气体并没有最终冲向天空，而是发现自己被困在新生的钻石中。

在地幔的半固体岩浆中，当碳在灼热和骨头破碎的压力下开始结晶时，新生的宝石可以在此过程中吸收其他矿物质和流体。这些碎屑可能会被困在钻石内，成为称为内含物的特征。

随着岩浆冒泡和火山喷发，这些钻石需要花费数亿年的时间才能浮出水面。即使是已知最年轻的钻石，也比恐龙灭绝的年代还要久远。钻石的年龄是地球当前年龄（约 45 亿年）的一半以上。最古老的可以长达 35 亿年。

“钻石非常特别，因为里面的东西都被保存了下来，因为没有任何东西进出钻石。” 例如，与岩浆变成火成岩不同，钻石不会熔化和再结晶。

粗糙的钻石

不过，这些不是您在珠宝商处能找到的钻石。世界上最令人向往的钻石可能是清澈无瑕的，但对地球化学家来说，瑕疵越多越好。

因此，一种称为纤维状钻石的石头，充满了液体和内含物，以至于它们通常呈黑色或棕色是最好的研究对象。它们倾向于用于金刚石工具而不是配件。“你可能会认为它们不是钻石，因为它们看起来不像钻石”。

一旦研究人员获得了他们的钻石，他们就必须解开被困在其中的物质。但这并不容易， “这需要大量的工作，因为钻石是地球上最坚硬的材料。他们不容易工作。”

有几种方法可以让钻石揭示其气态秘密。一种是从字面上将石头粉碎成灰尘。第二种方法，加热钻石，使其中的碳原子恢复为石墨，就像铅笔芯中发现的那种。石墨的原子结构不利于将流体固定在适当的位置，因此当金刚石变成石墨时，这些流体会以气体形式释放出来。

然后，研究人员可以分析释放的气体，以确定数十亿年前存在的气体种类。特别是，研究人员研究了化学家称之为惰性气体的三力：氦气、氖气和氩气。

地幔中有两种惰性气体。第一个起源于地球的形成，来自太空的某个地方。第二种类型，尤其是氦气，是放射性衰变的副产品，这一过程仍在发生。

给定元素的原子核可以具有不同数量的中子，从而导致称为同位素的同一元素的多种“味道”。通过测量稀有气体中同位素的比例，研究人员可以确定地幔在钻石形成时是否已经将其气体释放到大气中。

这些具有数十亿年历史的钻石中的惰性气体成分与今天上地幔中发现的成分非常吻合。这表明，如果气体已经从古代地幔逃了出来，他们已经通过这些形成特别是钻石的时间这样做。

“在接下来的 27 亿年里，它一直保持相对稳定。”

研究钻石中的这些流体可以帮助回答一些诱人的问题。“在地球早期，这种大气成分是怎样的，是否适合生命存在？在这种情况下，会发展出什么样的生活？”