¿Cómo se forman los diamantes?
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Los diamantes se forman en lo profundo de la Tierra, aproximadamente a 100 millas más o menos debajo de la superficie en el manto superior. Obviamente en esa parte de la Tierra hace mucho calor. Hay mucha presión, el peso de la roca que lo recubre está presionando, por lo que esa combinación de alta temperatura y alta presión es lo que se necesita para cultivar cristales de diamantes en la Tierra. Hasta donde sabemos, todos los diamantes que se formaron en la Tierra se formaron bajo ese tipo de condiciones y, por supuesto, esa es una parte de la Tierra que no podemos muestrear directamente. No tenemos ninguna forma de perforar a esa profundidad o cualquier otra forma de viajar al manto superior de la Tierra.
¿Cómo viajan los diamantes a la superficie de la Tierra?
Los diamantes que vemos en la superficie son los que son llevados a la superficie por una erupción volcánica muy profunda. Es un tipo de erupción muy especial, que se considera bastante violento, que ocurrió hace mucho tiempo en la historia de la Tierra. No hemos visto tales erupciones en los últimos tiempos. Probablemente se encontraban en un momento en que la tierra estaba más caliente, y probablemente por eso esas erupciones estaban más arraigadas. Estas erupciones luego llevaron los diamantes ya formados desde el manto superior a la superficie de la Tierra. Cuando la erupción llegó a la superficie, construyó un montículo de material volcánico que finalmente se enfrió, y los diamantes están contenidos dentro de eso. Estas son las llamadas Kimberlitas que suelen ser las fuentes de muchos de los diamantes extraídos del mundo.
Una de las cosas que sabemos, por lo tanto, acerca de los diamantes que fueron llevados a la superficie es que el proceso de la erupción de Kimberlita que lleva los diamantes del manto superior a la superficie de la Tierra tenía que suceder muy rápidamente, porque si viajaban demasiado y muy lentamente, literalmente se habrían convertido en grafito en el camino. Y así, al moverse rápidamente, esencialmente se engancharon en su lugar en la estructura del diamante. Una vez que los diamantes han sido llevados de alta temperatura a baja temperatura muy rápidamente, y con rapidez, nos referimos en cuestión de horas, estas erupciones, estas tuberías de Kimberlita que se mueven a la superficie, pueden haber viajado a velocidades de 20 a 30 millas por hora. Una vez que los diamantes salen a la superficie y se enfrían relativamente rápido, esos átomos de carbono se bloquean en su lugar y simplemente no hay suficiente energía para comenzar a reorganizarlos en grafito.
¿Cuál es el papel del carbono en la formación de diamantes?
Los diamantes están hechos de carbono, por lo que se forman como átomos de carbono a alta temperatura y presión; se unen para comenzar a cultivar cristales. Debido a la temperatura y la presión, en estas condiciones, los átomos de carbono se unirán entre sí en este tipo de unión muy fuerte donde cada átomo de carbono está unido a otros cuatro átomos de carbono. Es por eso que un diamante es un material tan duro porque cada átomo de carbono participa en cuatro de estos enlaces covalentes muy fuertes que se forman entre los átomos de carbono. Como resultado, obtienes este material duro. Una vez más, de dónde viene el carbono, qué tan rápido están creciendo, todas estas son preguntas abiertas, pero obviamente las condiciones son tales que tienes un grupo de átomos de carbono que están lo suficientemente cerca como para comenzar a unirse. A medida que otros átomos de carbono se mueven hacia la vecindad, se unirán. Así crece cualquier cristal. Es el proceso de los átomos que se fijan en su lugar lo que produce esta red repetitiva, esta estructura de átomos de carbono, que eventualmente crece lo suficiente como para producir cristales que podemos ver. Cada uno de estos cristales, cada diamante, un diamante de un quilate, representa literalmente miles de millones y miles de millones de átomos de carbono que todos tuvieron que bloquearse para formar esta estructura cristalina muy ordenada.
Usted mencionó que los científicos no saben de dónde proviene el carbono. ¿Cuáles son algunas fuentes posibles?
En algunos casos, el carbono parece haberse originado dentro del manto de la Tierra, por lo que el carbono que ya estaba en la Tierra. En otros casos, hay evidencia muy curiosa que sugiere que el carbono puede haberse originado cerca de la superficie de la Tierra. La idea es que este carbono podría haber sido literalmente carbono que era parte de sedimentos de carbonato o animales, plantas, conchas, lo que sea, que fue llevado al manto superior de la Tierra por el mecanismo de tectónica de placas llamado subducción.
¿Cuánto tardan los diamantes en formarse?
Realmente no sabemos cuánto tiempo lleva. Ha habido intentos de tratar de fechar las inclusiones en diferentes partes de los diamantes, y en gran medida no han tenido éxito. Puede ser que los diamantes se formen en períodos tan cortos como días, semanas, meses o millones de años. Típicamente, como con muchos cristales que crecen en la Tierra, no es un proceso continuo. Los diamantes pueden comenzar a crecer y luego puede haber una interrupción por alguna razón: un cambio en las condiciones, temperatura, presión, fuente de carbono, lo que sea, y podrían sentarse durante millones, cientos de millones de años, y luego comenzar a crecer nuevamente . Eso es parte del problema de tratar de ponerles algún tipo de período de crecimiento; las cosas no siempre ocurren continuamente en la Tierra.
Podemos cultivar diamantes en el laboratorio y podemos simular condiciones allí. Pero hay cosas que tenemos que hacer para cultivar diamantes en el laboratorio que no son obvias en cuanto a cómo sucede en la Tierra. En el laboratorio, generalmente se cultivan, pero hay algo de catalizador. A menudo se agregan algunos metales para hacer que los diamantes crezcan, pero estos mismos catalizadores no se observan en los diamantes del manto superior de la Tierra.
¿Qué edad tienen los diamantes?
Todos los diamantes, hasta donde sabemos, son bastante viejos en la Tierra. La mayor parte de la formación de diamantes probablemente tuvo lugar en la Tierra en los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra. Se han descubierto depósitos de diamantes que son más jóvenes: la roca en sí, la Kimberlita, tiene quizás solo decenas de cientos de millones de años. La forma en que datan los diamantes es típicamente observar inclusiones de otros minerales en el diamante que pueden ser fechados radiactivamente. Los diamantes en sí no pueden ser fechados. Pero si las inclusiones minerales contienen ciertos elementos como el potasio y cosas que se pueden usar en un esquema de datación radiactiva, entonces al fechar la inclusión en el diamante se tiene una idea de la edad del diamante mismo. Y esas fechas siempre sugieren que los diamantes son bastante viejos. Al menos cientos de millones de años, pero en la mayoría de los casos miles de millones de años, de uno a tres mil millones de años, una época en la que la tierra probablemente era más caliente de lo que es hoy y, por lo tanto, las condiciones eran quizás más apropiadas para el crecimiento de diamantes.
¿Qué edad tiene el famoso Hope Diamond en exhibición en el Museo de Historia Natural del Smithsonian?
El diamante Hope tiene al menos mil millones de años. No ves la roca original que llevó los diamantes a la superficie, pero han encontrado algunas Kimberlitas en la India que tienen evidencia de diamantes en ellas. Esos Kimberlitas datan de al menos mil millones de años. Eso sugiere que el diamante Hope y diamantes similares encontrados en India fueron traídos a la superficie hace al menos mil millones de años y quizás hace más tiempo. Así que nos sentimos cómodos diciendo que Hope Diamond tiene al menos mil millones de años. Cuando nos fijamos en la propagación de la edad de la mayoría de los otros diamantes, probablemente sea mucho más antiguo que eso.
¿Qué hace que Hope Diamond sea tan inusual?
Su tamaño y color lo hacen muy inusual. Cuando piensa en la historia de las personas que extraen diamantes, solo se ha encontrado un diamante que haya producido un diamante azul oscuro del tamaño y la calidad del diamante Hope. Eso te da una idea de cuán inusual y cuán notable es. Nuevamente, siempre he argumentado que es tan notable como un objeto de historia natural, como un producto de la Tierra, ya que es una piedra preciosa cortada por el hombre. La mayoría de las veces, cuando la gente escribe sobre el Diamante de la Esperanza, comienzan diciendo: "Bueno, se encontró en India". Parte del punto que siempre trato de hacerle a la gente es que la historia comenzó mucho antes. Muchos diamantes nunca llegan a ese punto porque simplemente no sobrevivieron a todas estas cosas que tuvieron que haber sucedido.
En la segunda parte, aprenda sobre los diamantes de colores, cómo los científicos están desarrollando versiones sintéticas en el laboratorio y los esfuerzos globales para frenar la venta de diamantes en conflicto. En la última entrega de esta serie de tres partes, descubra las fascinantes historias detrás de la colección del Smithsonian.
