宇宙的能量造就了金剛石嗎

　　金剛石一直被人們視之為“礦石驕子”。早在5000年前，人們就已經(jīng)知道有金剛石了，在《圣經(jīng)·舊約》的《出埃及記》和《以西結(jié)書》中，對(duì)金剛石那迷人的光澤贊嘆不已；印度的古代杰作《吠陀經(jīng)》、《刺馬耶耶》和《摩訶婆羅多》，更是對(duì)金剛石那奇異的暈色嘖嘖連聲。在希臘語(yǔ)中“，金剛石”一詞就是“不可戰(zhàn)勝”“、不可摧毀”的意思。古代的人們以其充滿熱情的想像力，認(rèn)為金剛石的非凡性質(zhì)是一切自然創(chuàng)造物中最完美無(wú)缺的表征。一塊晶瑩的石頭竟然有那樣出奇的硬度和耐久性，人們感到不可思議，它那閃爍出迷幻異彩的本領(lǐng)尤其令人神往。世界上許多民族更是奉它做自己的神靈，并且冠以極其崇榮的頭銜，尊之為“寶石之王”！然而，關(guān)于金剛石的化學(xué)成分，以及它的出處，一直是科學(xué)界長(zhǎng)期爭(zhēng)論不休的問(wèn)題。歷史上一些知名科學(xué)家?guī)缀醵即�測(cè)過(guò)金剛石那些撲朔迷離的化學(xué)成分。古希臘大哲學(xué)家培多克利斯說(shuō)金剛石是4種元素（土、氣、水、火）組成；而按照印度科學(xué)家的說(shuō)法，它構(gòu)成的要素是5種，即土、水、天、氣和能。1704年，牛頓對(duì)此作了系統(tǒng)的研究，指出金剛石的可燃性。而羅蒙諾索夫更預(yù)言，金剛石之所以非凡堅(jiān)硬———乃是由于“它是由緊密聯(lián)結(jié)的質(zhì)點(diǎn)組合成的”。到了1772年，法國(guó)化學(xué)家拉瓦哥將一顆金剛石加熱使之燃燒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它燃燒時(shí)所產(chǎn)生的氣體就是二氧化碳！雖然拉瓦哥已經(jīng)指出金剛石和碳的關(guān)系，然而卻不敢作出看來(lái)多么無(wú)稽———把高貴的金剛石與“低賤”的碳相比———的最后結(jié)論。24年之后，即1796年，英國(guó)化學(xué)家耐特才作出金剛石是純凈的碳的結(jié)論。至于金剛石來(lái)自何方，在科學(xué)界更具爭(zhēng)議。最初人們大多認(rèn)為金剛石是來(lái)自地下的礦石，因?yàn)樵缙诘慕饎偸�多采自砂礦床。1870年在南非開普敦北部找到世界上第一個(gè)原生金剛石礦床，該地即以當(dāng)時(shí)英國(guó)殖民大臣金伯利勛爵的名字來(lái)命名，這就是后來(lái)的金伯利城。地質(zhì)學(xué)家在礦區(qū)發(fā)現(xiàn)，金剛石的成礦母巖是一種無(wú)論礦物成分和性狀都不同一般的非常特殊的巖石，稱其為金伯利巖，它最早是由英國(guó)人路易斯在1887年提出來(lái)的。后來(lái)人們?cè)谑澜绺鞯叵嗬^發(fā)現(xiàn)了一些在性狀和礦物組成等方面與金伯利巖是原生金剛石礦床的唯一成巖母礦。這是一種基質(zhì)不含長(zhǎng)石的偏堿性超基性巖，主要成分為橄欖石，多具角礫狀或斑狀結(jié)構(gòu)，因此又名角礫云母欖巖，巖體通常呈漏斗形的巖筒（又名巖管或火山頸）或脈狀巖石。根據(jù)金伯利巖所含的高壓礦物推測(cè)，金伯利巖漿形成于上地幔，在高壓條件下沿著地殼的深入斷裂向上運(yùn)移。由于它飽含高壓氣體（水及二氧化碳等），當(dāng)上升而壓力驟減時(shí)，體積迅速膨脹，在地下產(chǎn)生火山爆發(fā)。爆發(fā)后巖漿膠結(jié)碎屑物質(zhì)充填火山頸，遂形成金伯利巖筒。曾經(jīng)有人說(shuō)，金剛石是由金伯利巖漿奪去鄰近的碳質(zhì)巖石的夾雜塊形成的；也有人認(rèn)為，金剛石是由金伯利巖和另一種榴輝巖 一起從地殼深處帶上來(lái)的�，F(xiàn)在大部分人確信，金剛石就是由金伯利巖本身所含的游離碳，在劇烈上升和發(fā)生爆炸的整個(gè)巖漿活動(dòng)過(guò)程中，也就是在高溫高壓條件下結(jié)晶形成的。因?yàn)槿祟愒趯?shí)驗(yàn)室中，利用極高的溫度和壓力，已經(jīng)成批量產(chǎn)出人造金剛石。前蘇聯(lián)科學(xué)院地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用同位素分析方法證明，金剛石不僅能在150公里以下的地幔上生成，也能在地下10公里的地殼里生成。只要巖漿通過(guò)地殼上部巖管時(shí)，通道出現(xiàn)狹窄的小孔。由于這一縮頸現(xiàn)象，壓力會(huì)突然從不超過(guò)2萬(wàn)大氣壓猛增到100萬(wàn)大氣壓，這樣，巖漿碳就會(huì)變成金剛石。70年代末至80年代初，美國(guó)喬治亞大學(xué)的加迪尼等人，測(cè)定了美國(guó)阿肯色州金剛石的氣———液包裹體，竟然發(fā)現(xiàn)其中含有類石油的烴類物質(zhì)（即由碳和氫構(gòu)成的有機(jī)化合物），如甲烷、乙烯、甲醇、乙醇等。平均每克金剛石的含油氣量約3.3×105克。他們轉(zhuǎn)而認(rèn)為金剛石的形成與地球深部的烴源有關(guān)。1981年，索爾博士在日本召開的第18屆國(guó)際寶石學(xué)會(huì)議上，進(jìn)一步闡述了二者之間的內(nèi)在聯(lián)系。他推測(cè)地球內(nèi)部有豐富的烴源，烴氣在超基性的金伯利巖漿中易于保存。當(dāng)金伯利巖漿向上涌溢時(shí)，揮發(fā)性的烴氣就向地表表層擴(kuò)散，而殘熔的碳素則縮在金伯利巖漿中，并因壓力、溫度的急劇變化而結(jié)晶形成金剛石。但是，1988年，人們有了一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)，使上述觀點(diǎn)受到了懷疑。這一發(fā)現(xiàn)就是，俄國(guó)學(xué)者葉羅費(fèi)巴夫和拉欽夫首次在石質(zhì)隕石中找到的淺灰色的金剛石細(xì)粒。不久，在石質(zhì)隕石中也發(fā)現(xiàn)了金剛石。隕石中為什么會(huì)有金剛石，也一直是仁者見仁、智者見智。最初認(rèn)為這些金剛石是隕石中所含的碳質(zhì)，因與大氣摩擦和地面撞擊，產(chǎn)生的高溫高壓而造成的。近年，美國(guó)國(guó)家自然史博物館得到一塊來(lái)自南極大陸亞蘭高地冰蓋中的鐵隕石，在把它切片時(shí)，也找到了一個(gè)金剛石晶體的包體。他們猜測(cè)這塊隕石原是小行星的碎片，而其中所含的金鋼石晶體，則是在它隕落之前，并且是在好幾百萬(wàn)年前小行星帶中的兩顆小行星發(fā)生碰撞時(shí)形成的。由于小行星碰撞時(shí)的速度非常大（時(shí)速約數(shù)萬(wàn)公里），產(chǎn)生的沖擊壓力足以使自然碳轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸�。美�?guó)芝加哥大學(xué)的劉易斯和沃特等人，在研究1969年墜落于墨西哥等地的4塊隕石時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了無(wú)數(shù)非常細(xì)小的金剛石粉末，其中還含有微量的具有特殊比例的同位素的氙氣。經(jīng)過(guò)測(cè)定，顯示出它們的年齡比太陽(yáng)系還大，均生成于45億年以前，從而表明金剛石的生成與隕石相互間的撞擊或墜落與地球都沒有關(guān)系。這幾位科學(xué)家由此推翻了因地球內(nèi)部的高溫高壓促進(jìn)生成金剛石的傳統(tǒng)說(shuō)法。他們大膽提出，自然界的金剛石，大概都是在幾十億年前由于一顆紅巨星———即垂死的“恒星”的毀滅過(guò)程中形成的。那里的富氫和高溫特別有利于碳?xì)鉂饪s成金剛石。在那個(gè)階段，紅巨星將增援大量氣體，而這些氣體將膨脹和冷卻，使碳這類物質(zhì)冷凝并結(jié)晶。千百年后，在紅巨星最后爆炸成超新星時(shí)，它將噴射高速離子，包括帶電的氙原子，這些氙原子將追上逃越的金剛石顆粒并埋在其中。在宇宙中形成的金剛石，其數(shù)量可能是驚人的。后來(lái)，這些金剛石參與了太陽(yáng)系的演化，難怪在地球和隕石中都能尋到它們的蹤跡。美麗的金剛石究竟是來(lái)自天上還是地下呢？真是令人難以捉摸的謎。