Симфония № 6. Углерод и эволюция почти всего

Столетиями считалось, что такие прекрасные драгоценные камни являются просто крупными вариантами более распространенных камней меньшего размера. Но это не так. В ходе оптических исследований были замечены признаки их иного происхождения. Большинство алмазов, пусть и поразительно прозрачных для видимого света, из-за изъянов на атомном уровне поглощают волны инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов. Самые распространенные «нарушители» — атомы азота. В алмазах типа I примерно один атом углерода из тысячи бывает заменен атомом азота. Если эти атомы азота собираются в небольшие скопления, они могут придавать драгоценным камням желтый или коричневый оттенок. Когда-то их считали некрасивыми, но теперь некоторые из этих нечистых алмазов продаются под такими откровенно соблазнительными названиями, как «коньячные», «цвета шампанского» или «шоколадные». Вы уж меня извините, но это по-прежнему просто коричневые алмазы.

Оставшиеся алмазы — менее 2% всех добытых драгоценных камней — относятся к типу II. У отличающихся своей непревзойденной прозрачностью как для видимого, так и для ультрафиолетового света алмазов типа II нет видимых включений азота, но наблюдается тенденция быть крупнее плюс они совершеннее оптически. Эти характеристики навели некоторых ученых на мысль об их более медленной и глубинной кристаллизации. Тем не менее точное происхождение алмазов типа II остается загадкой.

В открытии 2016 г., взорвавшем СМИ броскими заголовками, международная группа изучающих глубинный углерод ученых, которую возглавляет Эван Смит из некоммерческой организации «Геммологический институт Америки» (GIA, от Gemological Institute of America){62}, показала, что алмазы типа II, к которым относятся многие наиболее крупные камни, имеют любопытные специфические включения: серебристые крупинки железо-никелевого состава, отличающиеся от обычных минеральных включений, представленных оксидами и силикатами, характерными для алмазных собратьев меньшего размера.

Это исследование стало триумфом как с общечеловеческой, так и с научной точки зрения. Владельцы шахт, огранщики и коллекционеры ревностно охраняют свои сокровища: чем крупнее алмаз, тем сложнее получить к нему доступ для научных исследований. Обретение возможности хотя бы поверхностного изучения включений в одном или двух больших алмазах стало бы неожиданным подарком для большинства ученых. Те, кто пытал счастье ранее, кто видел проблески серебристых включений в крупных алмазах, ошибочно предполагали, что это распространенный минерал графит. А он не представлял особого интереса.

Но Смит и его коллеги из GIA, объединившись с другими экспертами по алмазам из Соединенных Штатов, Европы и Африки, заложили основу для исследований по целому спектру параметров. Задача отделения GIA в Нью-Йорке — сертифицировать алмазы всех видов: их взвешивают, сортируют, пытаются определить страну происхождения и постоянно разрабатывают новые тесты, чтобы отсеивать следующее поколение искусных синтетических подделок или «конфликтных алмазов» — камней из зон конфликтов. Сертификация GIA — это универсальный стандарт качества. Благодаря многочисленным связям с работниками месторождений и музейными сотрудниками команда Смита смогла собрать и детально изучить поразительную коллекцию драгоценных камней и фрагментов, отсеченных от 53 крупных алмазов типа II. Исследователи даже заново огранили и отполировали пять фрагментов, чтобы обнажить серебристые включения для тщательного изучения высокотехнологичными аналитическими инструментами.

Первый сюрприз поджидал их при исследовании состава. Богатые металлом включения не содержали кислорода — самого распространенного химического элемента мантии, но в них присутствовало много углерода и серы, а это свидетельствовало о том, что металл должен был находиться в расплавленном состоянии, когда образовывались алмазы. Примечательно, что металлические включения указывают на те глубокие области нашей планеты, которые по составу подобны недоступному ядру Земли с его океаном плотного жидкого металла — железа и никеля, — окружающим внутреннюю сферу диаметром 2446 км, состоящую из еще более плотного кристаллического сплава железа и никеля.

Вот какой вывод мы можем сделать: крупные алмазы образуются на глубине сотен километров в изолированных мантийных карманах, заполненных богатой металлом жидкостью. Алмазам легко расти в такой среде, потому что металлическое железо обладает необычной способностью поглощать много атомов углерода. При достаточных давлении и температуре образуются центры кристаллизации и алмазы начинают расти — подвижные атомы углерода легко проходят через расплавленный металл, добавляя слой за слоем к будущим гигантским кристаллам. Образование некоторых алмазов именно таким образом — при участии металла — для ученых не является полной неожиданностью: металлические растворители использовались для выращивания больших кристаллов синтетических алмазов с начала 1950-х гг. Но никто тогда не знал, что природа освоила тот же трюк миллиарды лет назад.