찰스 3세의 대관식에 등장하는 가장 큰 다이아몬드는 고대 해저 조각일 수 있습니다.
패키지는 일반 골판지 상자에 도착했습니다. 그것은 단순히 런던 중심에 있는 광산 판매 대리점인 S Neumann & Co로 보내졌고 무게는 1파운드 (약 500g)가 조금 넘었습니다. 그러나 이것은 평범한 화물이 아니었습니다.
1905년 4월, 3개월 전 남아프리카 프리미어 광산의 표면 관리자는 지하 18피트(5.4m)에서 일상적인 검사를 마치고 위의 거친 벽에 반사된 빛을 흘끗 보았습니다. 그는 그것이 장난으로 동료들에 의해 박힌 큰 유리 조각이라고 생각했습니다 . 만일을 대비하여 그의 주머니칼이 나왔고 약간의 파기 후에… 칼이 즉시 부러졌습니다. 결국 그 암석은 성공적으로 제거되었고 거의 주먹만한 크기의 괴물 3,106.75캐럿 스톤 인 진짜 다이아몬드로 밝혀졌습니다 . 거대할 뿐만 아니라 비정상적으로 투명했습니다.
컬리넌(Cullinan)은 알려진 대로 지금까지 발견된 다이아몬드 중 가장 큰 다이아몬드입니다. 광택을 내고 다루기 쉬운 여러 개의 돌로 쪼개면 가장 큰 수정이 먼 은하계의 차가운 별처럼 빛날 것입니다. 결과적으로 이 다이아몬드(Cullinan I)는 때때로 아프리카의 위대한 별(Great Star of Africa)로 알려져 있습니다.
그러나 Cullinan 다이아몬드는 크기와 투명성으로 전 세계적으로 유명하지만 이러한 특성은 우연이 아닙니다. 이들은 "Clippir" 다이아몬드 로 지금까지 발견된 것 중 가장 크고 가장 선명한 예의 특별한 범주에 속합니다. 그리고 그들에게는 눈에 보이는 것보다 더 많은 것이 있습니다. 사실, 이 특별한 다이아몬드는 깊은 지구에서 온 밀항자입니다. 이 다이아몬드는 전혀 알아볼 수 없을 정도로 변하지 않고 이 외계 세계에서 나온 유일한 물체입니다. 그들은 어떻게 표면에 도달 했습니까? 그리고 그들은 우리 행성의 내부에 대해 무엇을 말할 수 있습니까?
발견된 지 거의 120년이 지난 후에도 원래의 메가 다이아몬드는 잊혀지지 않았습니다. 오늘날 Cullinan의 후손은 일반적으로 런던 타워에 보관되어 있으며 국가 행사를 위해 가져오는 British Crown Jewels의 일부이며 Charles III 왕의 대관식 에서 두드러지게 나타날 것입니다 . 흐르는 듯한 금실 로브를 입은 왕은 Cullinan I이 포함된 Sovereign's Sceptre와 다음으로 큰 형제인 Cullinan II가 포함된 Imperial State Crown을 사용하여 왕관을 씌울 것입니다.
한편, Cullinan III, IV 및 V를 포함하여 덜 알려진 몇 가지 다이아몬드도 시상식에 등장합니다. 이 원석은 고 엘리자베스 2세 여왕의 개인 주얼리 컬렉션의 일부였으며 1911년 메리 여왕의 수정된 버전으로 재설정되었습니다. 이 보석은 행사 기간 동안 여왕 배우자인 카밀라의 머리에 놓일 것입니다.
그러나 다이아몬드 원석이 변형되어 역사의 자리를 차지하기 전에 판매가 필요했고 이를 위한 가장 유망한 장소로 런던이 선택되었습니다. 이것은 문제를 제시했습니다. 어떻게 귀중한 돌을 도난당하지 않고 7,926마일(12,755km)을 운송할 수 있습니까?
결국 귀중한 돌은 당시 단 3실링 또는 미화 75센트 ( 오늘날 약 11.79파운드 또는 미화 13.79달러 )의 비용으로 요하네스버그에서 일반 등기우편으로 보내졌습니다. 한편, 다이아몬드의 복제품은 증기선을 타고 런던까지 긴 항해를 했습니다. 이 다이아몬드는 선장의 금고 안에 눈에 띄게 배치되었고 경찰 탐정이 미끼로 삼아 지키고 있었습니다. 놀랍게도 둘 다 목적지에 도착했습니다. 수년간의 판매 실패 끝에 이번에는 진짜 버전인 다이아몬드가 Transvaal 정부에서 £150,000(현재 £20m 또는 US$22.5m)에 구입되어 King Edward VII에게 선물되었습니다.
모든 아름다움에도 불구하고 Clippir 다이아몬드는 단순한 보석으로 위장한 흥미로운 지질학적 이상 현상인 깊은 지구의 파편입니다. 이 기묘한 보석은 다른 세계에서 온 캡슐입니다. 헤아릴 수 없는 압력, 소용돌이치는 녹색 암석, 표면 아래에 있는 찾기 힘든 광물의 신비한 영역입니다. 전 세계의 과학자들은 이 지역의 비밀을 밝히기 위해 수십 년 동안 다이아몬드를 연구해 왔으며 흥미롭게도 가장 특이한 이야기를 들려주는 것은 우리가 가장 소중하게 여기는 바로 그 다이아몬드입니다. 이제 Cullinan과 같은 가장 큰 사례는 지구 내부에 대한 우리의 이해를 변화시키고 있습니다.
특별한 기회
2020년 GIA(Gemological Institute of America)의 현미경 앞에 앉아 Evan Smith는 조심스럽게 손가락에 고무 장갑을 끼고 기기의 렌즈를 들여다보았습니다. 그 아래에는 124캐럿의 경이로운 광채를 지닌 호두만한 크기의 작은 나라만큼 가치가 있는 다이아몬드가 있었습니다.
이 지점에 도달하기 위해 Smith는 거의 군사 수준의 보안을 탐색했습니다. 홍채 스캔 및 신원 확인에 이어 여러 층의 잠긴 문, 보안 승강기 및 신비한 제한 복도가 뒤따랐습니다. 그가 일하는 동안 비디오 카메라는 감시하는 경비원에게 방의 지속적인 모습을 스트리밍했습니다.
GIA의 연구 과학자인 Smith는 결정이 어떤 조건에서 어떻게 형성되었는지 밝힐 수 있는 지구 내부의 화학적 히치하이커인 내포물에 대해 다이아몬드를 조사하고 있었습니다. 그러나 고가의 다이아몬드로 작업하는 것은 까다로운 작업입니다. 일반적으로 연구원이 가장 큰 표본을 손에 넣는 것은 불가능합니다. 그들은 때때로 잠재 고객을 방문하기 위해 전 세계를 비행합니다 . 아아, 결코 과학자가 아닙니다.
브리티시 컬럼비아 대학의 광물 탐사 교수인 Maya Kopylova는 다이아몬드 샘플을 얻는 것이 어렵고 그녀가 작업한 대부분의 다이아몬드는 그렇지 않았다면 버려졌을 것이라고 말했습니다. "연구원은 회사와 좋은 관계를 유지해야 하며 귀중한 샘플을 절대 제공하지 않습니다."라고 그녀는 말합니다. "그래서 그들은 크기가 6mm(0.2인치) 이상인 다이아몬드를 우리에게 절대 주지 않을 것입니다."
그럼에도 불구하고 그것들을 획득하는 것은 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 먼저 Kopylova는 다이아몬드가 분류되는 높은 보안 시설을 방문하고 연구하고 싶은 표본을 식별해야 합니다. 인수가 승인되면 서류 작업이 진행됩니다. 모든 다이아몬드는 출처를 증명하고 분쟁 또는 "혈액" 다이아몬드가 시장에 진입하는 것을 방지하는 데 도움이 되는 Kimberley 프로세스 인증서와 함께 여행해야 합니다.
그러나 스미스의 상황은 다르다. GIA에서 그는 지구상에서 가장 큰 다이아몬드 컬렉션 중 하나인 보험에 가입하거나 판매할 수 있도록 가치 평가를 위해 보내진 수백만 개의 보석에 접근할 수 있습니다. Smith는 "귀중하고 특이한 것을 보고 싶다면 다이아몬드가 항상 여기를 통과하기 때문에 가기에 완벽한 장소입니다."라고 말합니다. "며칠에 한 번씩 다이아몬드를 몇 시간, 어쩌면 하루나 이틀 동안 빌려서 연구하게 될 수도 있습니다."
몇 년 전에 이것이 바로 Smith가 한 일입니다. 국제 과학자 팀과 함께 그는 Cullinan 다이아몬드와 같은 광산의 일부를 포함하여 사용 가능한 가장 크고 깨끗하며 가장 비싼 53개를 무심코 요청하여 현미경으로 보기 위해 실험실로 가져갔습니다.
Smith가 발견한 것은 혁명적이었습니다. Clippir 다이아몬드의 거의 3/4에는 녹슬지 않는 작은 주머니 또는 금속 "내포물"이 포함되어 있습니다. 일반적인 다이아몬드에서는 찾아볼 수 없습니다. 나머지 15개에는 지구 맨틀 내에서만 형성되는 일종의 석류석이 포함되어 있습니다. 녹은 코어 위의 층.
이와 함께 이러한 내포물은 다이아몬드가 발 밑 360km(224마일) 이상 750km(466마일) 이하에서만 형성될 수 있다는 화학적 단서를 제공합니다. 이 골디락스 지대에서는 산소에 노출되지 않은 금속 내포물을 설명할 수 있을 만큼 충분히 깊습니다. 금속 내포물은 더 높은 곳에 풍부하며 가닛 암석이 하부 맨틀의 엄청난 압력으로 부서졌을 정도로 깊지 않습니다. 한편 일반 다이아몬드는 150-200km (93-124마일) 아래의 지각 아래에서 생성됩니다 .
2020년 연구 에서 Smith는 GIA의 R&D 부사장인 Wuyi Wang과 함께 124캐럿 다이아몬드를 분석하여 가능한 범위의 더 깊은 끝, 즉 최소 660km(410마일) 아래에서 형성되었음을 발견했습니다. 지구의 표면.
깊은 곳에서
"지질학적 관점에서 다이아몬드는 일반적으로 정말 이상한 광물입니다."라고 Smith는 말합니다. 우리 종은 그것들이 매우 매력적이라는 것을 알게 되었고, 우리는 그것들을 찾는 데 매년 수천만 달러를 투자했습니다. 이는 어떤 연구 프로젝트의 예산을 훨씬 뛰어넘는 것입니다.
그리고 이러한 노력이 전쟁 과 식민지화 에서 강의 경로 변경 과 희귀한 서식지 파괴에 이르기 까지 많은 파괴를 가져왔지만 , 이 반짝이는 탄소 덩어리에 대한 우리의 열정이 없었다면 "우리는 이 이야기에 대해 전혀 몰랐을 것입니다 [ 왜냐하면 우리는 그것들을 복구하고 연구할 수 없기 때문입니다."라고 Smith는 말합니다.
가장 평범한 다이아몬드조차도 암석 중에서 독특하며 다른 어떤 것보다 훨씬 더 깊게 형성됩니다. 지구 표면에서 우리 행성으로 더 아래로 나온 다른 것은 없습니다. Kopylova는 "600km[373마일] 깊이에서 지표면에 나오는 다른 물질은 전혀 없습니다."라고 말합니다. 우리에게 도달하는 마그마는 약 400km[249마일] 아래에서 나오는데, 그대로 표면에 도달하는 다이아몬드와 달리 이것은 녹은 암석입니다. Kopylova는 "그리고 그것은 용융에 의해 영향을 받기 전에 원래 재료가 무엇인지에 대한 또 다른 불확실성을 추가합니다."라고 덧붙였습니다.
실험실에서 자란 다이아몬드를 제외하고 지금까지 판매되거나 마모된 모든 다이아몬드는 적어도 9억 9천만 년 전의 것입니다. 스파게티와 같은 기묘한 생명체 인 원시 조류가 막 땅에 기어오르기 시작한 시기에 형성되었습니다. 그러나 일부는 진정으로 고대이며 적어도 32억 년 전에 처음으로 결정화되었습니다 . 그때 전체 행성은 하나의 큰 바다였습니다 . 눈에 보이는 육지나 대륙이 전혀 없는 소용돌이치는 푸른 구체였습니다.
일단 다이아몬드가 형성되면 이를 표면으로 끌어올리기 위해 예상 밖의 일련의 과정이 필요합니다. 첫째, 맨틀에서 과열된 암석의 자연스러운 움직임은 수억 년 동안 표면에 더 가깝게 이동하며, 아마도 코어 가장자리에서 상부 맨틀까지 수천 킬로미터 뻗어 있는 거대한 "플룸"의 일부일 수 있습니다. .
그런 다음 다이아몬드는 마그마에서 폭파되기 위해 적절한 시간에 적절한 위치에 있어야 합니다. "그것은 [녹은 액체]가 다양한 위치에서 그 다이아몬드를 집어 들고 함께 섞었습니다. "라고 Smith는 말합니다. 이 다이아몬드 반점이 있는 마그마는 지구의 지각 내에서 암석, 특히 킴벌라이트라고 불리는 암석으로 응고되며 수백만 년 후에 보석이 발견될 수 있습니다.
1980년대에 지질학자들은 일부 다이아몬드가 다른 다이아몬드와 다르게 보인다는 사실을 알아차리기 시작했습니다. 때로는 일반 다이아몬드보다 더 높은 압력에서 형성되었음을 암시하는 광물이 포함되어 있습니다 (자세한 내용은 나중에 설명). "우리는 일부 다이아몬드가 실제로 다른 것보다 더 깊게 형성될 수 있는지 궁금해하기 시작했습니다."라고 Smith는 말합니다.
비슷한 시기에 그들은 수수께끼 같은 패턴을 발견했습니다. Type I이라고 불리는 대부분의 다이아몬드는 상당량의 질소를 함유하고 있어 결정 구조에 영향을 미치고 엷은 노란색 또는 갈색을 가미 할 수 있습니다 . 그러나 때때로 다이아몬드에는 이 원소의 흔적이 거의 감지되지 않습니다. 이들은 유형 II 다이아몬드이며, 매우 큰 다이아몬드를 제외하고는 현상이 극히 드뭅니다.
Smith는 "두 제품을 차별화하는 것은 단지 크기 때문만은 아닙니다."라고 말합니다. "Cullinan과 같은 이 크고 고품질의 [유형 II] 다이아몬드를 보면 뭔가 이상한 점이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 그렇지 않으면 매우 희귀해야 할 이 범주에 속할 가능성이 더 커졌습니다. 그래서 이것은 일종의 오랜 미스터리였습니다."
결국 과학자들은 일부 다이아몬드가 "매우 깊다"는 사실을 발견하고 발견 가능성이 가장 높은 소수의 광산을 확인했습니다. 여기에는 남아프리카의 Cullinan 광산과 인근 레소토 왕국의 Letseng 광산이 포함됩니다. 표본 유래.
그러나 수십 년 동안 지구 깊은 곳에서 발견된 대부분의 다이아몬드는 작고 특별히 가치가 없었습니다. 크고 값비싼 다이아몬드를 연구하는 것은 항상 까다로웠습니다. 아무도 이 범주에 들어갈 수 있는지 확인하지 않았습니다. Smith는 "우리는 그것들이 보석 품질일 수 있는 것으로 생각한 적이 없습니다. 매우 깊은 다이아몬드를 착용하거나 크라운이나 셉터 또는 그와 유사한 것에 두게 될 것입니다. "라고 Smith는 말합니다.
Smith의 2020년 연구에서 마지막 결정적인 것은 6년 전에 처음으로 발견된 애매한 광물이었습니다. 1879년에 지구에 충돌한 45억년 된 운석에서 발견되었습니다.
고대 외계 암석은 한때 훨씬 더 큰 천체인 소행성의 일부였으며 치명적인 충돌로 부서진 것으로 생각됩니다. 이 과정에서 지구 내부에서 발견되는 것과 유사한 엄청나게 높은 압력을 경험했습니다.
알려진 대로 Tenham 운석은 떨어져서 부서져 호주 퀸즐랜드 전역에 파편을 흩뿌렸습니다. 그 파편 중 대부분은 지질학자의 미망인이 수집하여 결국 런던의 대영 박물관에 선물 했습니다 . 143년을 빨리 감고 파편들은 특히 우리 행성의 내부에 대해 우리에게 말해줄 수 있는 것에 대해 광범위하게 연구되었습니다.
그리고 2014년에 과학자들은 이 외계 암석 중 하나에서 광물 브리지머나이트를 엿볼 수 있었습니다. 지구상에서 가장 풍부한 물질이지만 지구의 용융 핵 위층인 하부 맨틀에서 발견되는 높은 압력에서만 존재할 수 있습니다. 많은 고압 광물과 마찬가지로 표면에 도달하면 분해됩니다. 이것이 처음으로 목격되었습니다.
놀랍게도, Smith가 연구한 124캐럿의 보석은 바로 이 광물을 포함하고 있었습니다. 비록 부서진 형태이지만 다이아몬드 내부에서도 일반적으로 여정에서 살아남지 못합니다. 이것은 빛나는 암석이 해수면보다 최소 240,000배의 압력에서 하부 맨틀 내에서 형성되었음을 시사합니다 . 그것은 바다의 가장 깊은 부분인 마리아나 해구의 압도적인 압력의 240배입니다.
그런데 왜 이 모든 것이 슈퍼 딥 다이아몬드를 그렇게 다르게 만드는 것일까요? 그리고 그들은 그들이 만든 숨겨진 세계에 대해 우리에게 무엇을 말할 수 있습니까?
고대 탄소
Smith에 따르면 세계에서 가장 크고 가장 가치 있는 다이아몬드의 특이한 특성은 모두 다이아몬드가 형성되는 방식에 달려 있습니다.
일반 다이아몬드의 기원조차도 여전히 다소 신비롭지만 유체로 생명을 시작하는 것으로 생각됩니다. 아마도 가라앉는 해양판과 함께 지하 깊숙이 갇힌 고대 바닷물 일 가능성이 큽니다. 아마도 온도나 압력의 갑작스러운 변화로 인해 이 미네랄이 풍부한 물은 결국 내부에 용해된 탄소를 거부하게 되고 침전되어 지구 지각 아래의 엄청난 압력 하에서 탄소가 다이아몬드로 결정화됩니다.
그러나 Cullinan과 같은 매우 깊은 다이아몬드는 다릅니다. 물 속에서 시작하는 대신에 이들은 행성 내부에서 훨씬 더 아래에 있는 액체 금속에 용해된 탄소로 생명을 시작합니다. "그것은 황과 탄소가 용해된 용융 철 니켈 합금과 같습니다."라고 Smith는 말합니다. "따라서 완전히 다른 종류의 유체이지만 여전히 탄소 유체입니다. 화학적 변화나 온도 변화를 겪고 있으며 이로 인해 탄소가 결정화됩니다." 이 경우 초기 유체에는 질소가 적기 때문에 이 요소가 거의 없어 결과적으로 더 투명해집니다.
"나는 그들이 [매우 깊은 다이아몬드]가 우리에게 알려주는 가장 큰 것은 섭입 과정이라고 생각합니다. 해양 지각판이 지구로 가라 앉을 때입니다. "라고 Smith는 말합니다.
이것은 우리 모두가 학교 수업에서 배우는 현상입니다. 지구는 7개의 지각판으로 나뉘는데, 이 지각판은 표면에 "떠다니며" 서로 마찰할 때 지진을 일으키고, 서로 떨어지거나 멀어지면 화산이 됩니다. 닫다. 결정적으로, 새로운 판이 지속적으로 형성되는 동안 일부 판은 천천히 지각 아래로 미끄러져 다시는 보이지 않습니다.
그러나 과학자들은 이 사라지고 섭입하는 판(일반적으로 더 무겁고 해양적인 판)이 결국 맨틀 아래로 표류할 것이라고 오랫동안 의심해 왔지만 이것은 확인된 적이 없습니다. "화산에 가서 '그래, 이 마그마가 지구에서 나온다'고 말할 수도 있고, 바다의 중심부에 가서 새로운 지각이 형성되는 것을 볼 수도 있습니다... 하지만 그 반대의 말을 하기는 정말 어렵습니다. 지구로 내려가는 게 뭐야?" 스미스는 말한다.
매우 깊은 다이아몬드는 중요한 단서를 제공할 수 있습니다. 왜냐하면 놀랍게도 이 사라진 지각판이 다이아몬드를 구성하는 것일 수 있기 때문입니다. 스미스는 "그래서 우리는 본질적으로 하부 맨틀로 운반된 해양 지각의 조각인 것처럼 보이는 다이아몬드를 보았다"고 말했다. "이 다이아몬드는 이 과정이 물리적으로 사실임을 우리에게 물리적으로 말해주고 있습니다."
우리 행성의 내부로 끝나는 해양판에 어떤 일이 일어나는지 확인하는 것 외에, 매우 깊은 다이아몬드는 맨틀 하부에서 찾을 수 있는 종류에 대해서도 알려줍니다. 시작하려면 탄소가 있어야 합니다. 그렇지 않으면 다이아몬드가 존재하지 않을 것입니다. 그러나 2021년 브라질 주이나(Juína)에서 희귀한 초심층 다이아몬드가 발견되면서 물의 "바다" 전체가 존재할 수도 있음을 암시했습니다 .
다이아몬드에는 상부 맨틀의 대부분을 구성하는 녹색 광물인 감람석의 고압 형태인 선명한 청색 광물인 수화 링우다이트(ringwoodite) 주머니가 포함되어 있습니다. 현미경으로 보면 작은 쪽빛 유리 조각처럼 보입니다. 이 유형에는 약 2.5%의 물이 포함되어 있습니다.
수년 동안 과학자들은 강, 빙상, 호수 및 바다와 같은 지구 표면의 모든 물이 궁극적으로 맨틀에서 나온다고 믿었습니다. 그러나 특히 감람석은 물을 잘 저장하지 못하기 때문에 감람석을 정확히 어디에 저장할 수 있는지에 대한 논쟁이 있었습니다. 그러나 물에 포화된 링우다이트의 발견은 많은 슈퍼 딥 다이아몬드가 형성되는 동일한 지역의 아래쪽에 저장되어 있음을 시사합니다.
과학자들이 그것에 대해 더 많이 알게 될수록 초심층 다이아몬드가 금전적 가치만 있는 것이 아니라는 사실이 더욱 분명해집니다. 다이아몬드가 없었다면 지구 내부의 많은 과정이 눈에 띄지 않게 숨겨져 있었을 것입니다.
Smith는 "현미경으로 무언가를 면밀히 조사하려고 할 때 놀라운 요소가 있지만 취급하는 물체가 수백만 달러의 가치가 있다는 생각을 마음 속에 품고 있습니다"라고 말합니다. "몇 번이나 충격을 받았어요. 이런 것들 중 몇 가지를 보고 생각해보니 '오, 우리가 이 연구를 공개하거나 더 자세히 연구할 수 있다면 정말 좋지 않을까요? 샘플'... 하지만 그렇게 귀중한 보석이기 때문에 할 수 없습니다. 일종의 이상한 이중성이 있습니다."
다이아몬드를 부수는 것은 일반적으로 눈살을 찌푸리게 하기 때문에 Smith는 덜 파괴적이지만 덜 급진적인 대안인 다이아몬드를 거친 형태로 남겨두는 것을 갈망하지 않을 수 없습니다. 암석이 땅에서 나올 때, 그것들은 울퉁불퉁하고 거칠며, 잘리고 광택을 낸 후에 얻은 반짝임이 전혀 없습니다. 하지만 여러분이 보는 표면은 그들이 지하에서 모험한 역사처럼 읽힙니다.
"다이아몬드는 마그마에 의해 화학적으로 식각될 수 있으며, 결국 정말 특이한 모양과 복잡한 특징을 갖게 됩니다. 수백만 년 동안 이 모든 다양한 힘에 의해 조각된 자연 표면입니다. 그것은 독특하고 많은 것을 봅니다. 그 아름다움."
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