地球大約有45億年的歷史,但它的早期歲月動盪不安。甚至連岩石都無法在它生命的最初5億年(被稱為冥古宙)倖存下來,因為地質學家推測,在彗星和隕石的持續轟擊下,地球表面在熔岩中沸騰和冒泡。但是,在澳大利亞30億年曆史的岩石中發現的古老鋯石晶體中散佈著的微小鑽石暗示,地球表面的火焰可能比以前認為的要早得多就停止了。
德國明斯特威斯特法利亞威廉姆斯大學的礦物學研究生瑪蒂娜·門內肯和她的同事探測了1000個古老的鋯石晶體中的內含物——隱藏在異常穩定的晶格中的其他礦物的微小露頭。他們透過一種稱為拉曼光譜的雷射技術,在45個古老的晶體中發現了不同形狀和大小的鑽石。
門內肯說:“我們發現最大的[鑽石]大約有60微米(大約0.002英寸,或比大頭針的頭部小35倍),但有些只有大約7微米。” 但她說,無論它們的大小或形狀如何,所有的鑽石都是獨一無二的,因為它們來自可以追溯到(透過鈾雜質衰變成鉛)早在42.5億年前的鋯石顆粒,即地球形成後短短2.5億年。
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鋯石晶體可以透過多種方式形成——例如,在月球上,礦物會在隕石撞擊後結晶。但一些地質學家根據當前顆粒中的礦物和氧同位素水平推測,它們是在由冷卻的花崗岩岩漿形成的古代地殼中結晶的。然而,鑽石只有在高壓將石墨擠壓成精美的透明度時才會形成——超過45,000巴的壓力只能在地下100公里(62英里)或更深的地方才能找到。
堪培拉澳大利亞國立大學的地質學家伊恩·威廉姆斯說,對於鑽石的形成方式,“選項是衝擊、彈丸[隕石]撞擊或埋藏”。 “關鍵問題是鋯石是圍繞鑽石生長,還是鑽石在鋯石中生長。”
由於鋯石晶體即使在風化作用下其寄主岩石溶解後也能存活下來,因此,這些顆粒可能是在地表岩石中形成的,然後在地表較新的岩石下面消失,之後又作為其後來的寄主的外層被磨損而重新出現。研究人員正在尋找這些顆粒歷史的其他跡象,例如柯石英,一種在類似壓力下形成的緻密二氧化矽形式。 門內肯說:“我們可能有完全轉化為石英的柯石英,現在這在顆粒中相對常見。” 因為柯石英“在地表條件下不穩定”。
門內肯說:“根據我們的發現,早期的地球可能是一個安靜、涼爽、適合居住的地方。” 但她指出,還需要更多的研究才能確定,例如對鑽石的碳同位素和氮含量進行研究,以確定這些小寶石經歷極端壓力和溫度的時間有多長。
威廉姆斯說:“一個可能的解釋是,鑽石是在鋯石被掩埋的過程中,由鋯石中的石墨內含物形成的。 如果是這樣,那麼掩埋肯定是在發現鑽石的最年輕的鋯石(大約在31億年前)之後發生的。” 但是,“如果鋯石早在42億年前就圍繞鑽石生長,這意味著當時地球上存在非常厚的地殼。” 這意味著早期的地球可能已經冷卻到足以形成許多其他裝飾物,包括生命。