في الواقعِ، لمْ يَكُن تكوين الألماس بتلك السهولة التي صَورَها لنا البطل الأسطُوري سوبرمان حِينما سَحق الفَحم في راحةِ يَده فتَحول إلى ألماس لامعٍ وبراقٍ. اتَضَح أَن الضَغط بالفعلِ هو جزء أساسي في عَملية تَكون الألماس ولكن هل صَحيح أن مَصدره هو الفَحم؟ للإجابةِ على هذا السُؤال يَجب التَعرف على ماهية كلًا مِنهما.
الألماس والفحم يتكونان أساسًا مِن الكَربون ذاك العُنصر الذي يُعرف بتواجُده على أكثرِ مِن صُورةٍ مُختلفةٍ بنائيًا «Carbon allotropes» وهم الفحم، الجرافيت، والألماس.
فما الفرق بينهم؟ القاعِدة الأسَاسية للتفريقِ هي أن كُلًا مِن الجِرافيت والألماس لهُما هيكلٌ بللوري واضح وثابت «متبلّران-Crystalline»، في حين أن الفَحم يَفتَقر لوجودِ هذا الهيكل أي أنه غير متبلر «Amorphous». وكذلك هم مُختلِفون في ظروفِ النشأة والتكوين.
والحقيقة هي أَن الفحم نادرًا ما يلعب دورًا في تكوين الألماس، فالجديرُ بالذكرِ أن مُعظم الألماسات التي تم تأريخها أقدم بكثيرٍ مِن تاريخ ظهور النباتات الأولى للأرضِ والتي تُعد المَصدر الأساسي للفحم! هذا وَحْدَه يَجب أَن يَكون دليلًا كافيًا لدحضِ فكرة أن المَصدرَ الرئيسي للألماس هو الفحم. مشكلة أخرى تُواجه هذه الفكرة هي أن الفحم يَتواجد في الصخورِ الرُسوبية والتي تتكون عادةً كوحداتٍ أفقية أو شبه أفقية. في حين أن صخور المصدر للألماسِ هي صُخور نارية تظهر كأنابيب عمودية. [1]
والسؤال الآن إن لم يَكُن الفحم هو المَصدر الأساسي للألماسِ فما هي مَصادِره؟
مصادر تكوُّن الألماس
1-تَكَوُّن الألماس فى وِشاحِ الأرضِ
يعتقد الجُيولوجيون أَن الألماس قد تَكَوَن في الوشاحِ ووصل إلى السطحِ بواسطة ثورات بركانية عميقة المصدر. والتي ينتج عنها أنابيب «الكمبريلايت-kimberlit» و «اللامبرويت- lamproite» وهي عبارة عن صخورٍ ناريةٍ تَحوي ألماسًا والتي يَسعى إليها المنقبون عنه. يتطلب تكوين الألماس الطبيعي درجاتِ حرارةٍ وضغوطٍ عالية جدًا. تحدث هذه الظروف في مناطِق مَحدودة مِن وشاحِ الأرض على بُعد 150 كيلومترًا تحت السطح حيث تكون درجات الحرارة على الأقل 1050 درجة مئوية وضغط يَصل إلى 130000 ضغط جوي. هذه البِيئَة الحَرِجة للضغط ودرجة الحرارة من أجلِ تَشكيل واستِقرار الألماس غير موجودة على مستوى العالم. ولذلك،
يُعتقد أنه موجود بالأساس في الوشاح أسفلِ النِطاقات المُستقرة للألواحِ القارية. يَصل الألماس الذي تم تكوينه إلى سطح الأرض أثناء الثورانات البركانية عميقة المصدر. يتم تمزيق أجزاء من الوشاح أثناء هذه الانفجارات وتُحمل بسرعةٍ إلى السطح. (اطلع على الموقع 1 في المخطط في أعلى الصفحة). هذا النوع مِن الثَوَرانِ البُركاني نادر للغايةِ ولم يَحدث منذ أن تمكن العُلماء مِن التَعرف عليه.[2]
هل الفحم يُشارك في التكوينِ هُنا؟ الفحم هو صخر رسوبي، تَكَوَن مِن بقايا نباتات تَرسَبت على سطح الأرض. ونادرًا ما يتم دفن هذه البقايا إلى أعماق أكبر مِن مَيلَين (3.2 كيلومتر)، ولايَحتمل أيضًا أن يَتم نقل الفحم مِن القِشرة إلى عمقٍ أقل بكثير مِن قاعدة لوح قاري. يُعتقد أن يكون مَصدر الكربون لهذه الماسات العالقة هو الكربون المَحبوس في باطنِ الأرضِ في وقت تكوين الكوكب.[2]
2-تَكَوُّن الألماس في نطاقاتِ الانْدِسَاس «Subduction Zones»
تَم العُثور على ألماساتٍ صغيرةٍ في الصُخور التي يُعتقد أنها قدِ اندسَّت عَميقًا في الوشاحِ بواسطة عمليات الألواح التَكتونية ثم عادت إلى السطح. (اطلع على الموقع 2 بالمخطط في أعلى الصفحة.) يَتَكون الألماس في لوحٍ مُنْدَس على بُعدِ أقل مِن 80 كم تَحت السَطح وعند درجاتِ حرارة مُنخفضة تَصل إلى 200 درجة مئوية. و في دراسةٍ تم العُثور على ألماساتٍ من البرازيل تَحْتَوي على شوائب معدنية صغيرة تماثل المعادن التي تكوِّن القِشرة المُحيطة. وكان هذا هو الدليل الأول على أن ألواح القشرة المحيطة بما فيها من كربون هي التي تنزلق أو تَغرِق في الوشاحِ السُفلي للأرضِ. ودراسة أخرى تشير إلى أن بَعض الألماسات تَحتَوي على شوائب تَدل على أن مِياه البحر أيضًا بما تَحويه مِن أملاحٍ شاركت في تكوينِ هذه الماسات أي ليست الصُخور وحْدُها هي المشاركة في التكوينِ.[2]
3-تَكَوُّن الألمَاس عِند مَواقعِ تَصَادُم الكويكبات
على مَرِ تاريخها، تَعرضت الأرض مِرارًا وتَكرارًا لاصطِدام الكُويكبات الكَبيرة بِها. عِندما تَضرب هذه الكُويكبات الأرض، تتولد درجات حرارة وضغوط شديدة.
فعلى سبيل المثال: عِندما يَضرب كُويكب بعرضِ 10 كيلومترات الأرض، فإنه يُمكن أن يُسافر بسرعةٍ مِن 15 إلى 20 كيلومترًا في الثانيةِ وبناءًا على هذه السُرعة الفَائقة يَنْتُج هذا الجِسم طاقة هائلة تُعادل الطاقة الناتجة عن مَلايين الأسْلِحة النووية وتتولد درجات حَرارة تَفُوق درجة حرارة سطح الشمس، إن الظُروف العالية للحرارةِ والضَغط لمثلِ هذا التأثير تُمثل بيئة رائعة لتشكيلِ الألماس[2].
وتم دَعْم هذه النَظرية لتكوينِ الألماس باكْتِشاف ألماسٍ صغيرٍ حَولَ عِدة مَواقع لتصادمِ الكُويكبات. (اطلع على الموقع 3 في المخطط في أعلى الصفحة).
حيثُ تم العُثور على ألماساتِ صغيرةٍ، دُون المِليمِتر في ميتيور كريتر في ولاية أريزونا. وتم اسْتِخراج الألماس الكريستالي الصِناعي (يصل إلى 13 ملليمتر في الحجم) في حُفرةٍ Popigai في شمالِ سَيبيريا، روسيا. [3]
4- تَكَوُّن الألماس في الفضاءِ
اتضح أن الألماسَ بِرغم نُدرته على الأرضِ إلا أنه شَائِع بِطَريقةٍ مُذهلةٍ في الفَضاء. ويُمثل تليسكوب سبيتزر التَابِع لناسا وسيلة مِثالية لرصدهِ؛ لتَميزه بِعيون الأشعة تَحتَ الحَمراء فائقة الحَسَاسية. وبمحاكاة الحَاسوب، طَوَّر الباحِثون استِراتيجية لإيجاد الألماس في الفضاء الذي لا يَتعدى حَجمه النانومتر «Nanodiamonds» «النانو يمثل المليار من المتر».
هذه الأحْجار الكَريمة أصغر بحوالي 25 ألف مرة مِن حبةِ الرملِ، وعلى الرغمِ مِن صِغَرِها المُتناهي يَعْتَقد عُلماء الفَلك أن هذه الجُسيمات الدَقيقة يُمكِن أن تُوفِر رؤى قيمة حَول الكَيفية التي تَتطور بها جُزيئات الكَربون الغَنية (أساس الحياة على الأرض) في الكون.
وتُشَكِل هذه الألماسات حوالي ثلاثة في المائة مِن نسبةِ الكربون الكُلية في هذه النيازك. وإذًا كانت النيازك تَعْكِس مُحتوى الغُبار في الفضاءِ الخَارجي، تُظهر الحسابات أن مُجرد غِرام مِن الغبار والغاز في سحابةٍ كونيةٍ قد يَحتوي على ما يَصل إلى 10000 وحدة من النانودايموند. والجديرُ بالذكرِ أنه تم تشكيل الألماس في الفضاء في ظروف مَختلفة تمامًا عن تشكيلِ الألماس على الأرضِ. فكما ذَكرنا أنه يَتَشكل على الأرضِ تحت ضغطٍ وعمقٍ هائلين، حيث تَكُون درجاتِ الحَرارةِ مُرتفعة جدًا أيضًا. فكان المُثير للدهشةِ، أنه تَم العُثور على الألماسِ في الفضاءِ في السُحب الجُزيئية البَاردة حَيثُ تكون الضُغوط أقل مليارات من المرات ودرجات الحرارة أقل من سالب 240 درجة مئوية.[4]
أما على الأرض فقد اكتشف باحِثو ناسا أيضًا وجود أعدادًا كبيرة مِن النانو دايموند في بعضِ النيازك التي سقطت[4]. (راﺟﻊ اﻟﻤﻮﻗﻊ 4 ﻓﻲ اﻟﺮﺳﻢ اﻟﺘﻮﺿﻴﺤﻲ أﻋﻠﻰ اﻟﺼﻔﺤﺔ).
كما وجد باحثو سميثسونيان أعدادًا كَبيرة من الماساتِ الصَغيرة عِندما كانوا يُقَطِعون عَينة من نيزك ألين هيلز [3]. وأيضًا في عام 2008، سقط نيزك في الغلافِ الجوي للأرضِ وانفجَر فوق الصحراءِ النُوبية في السودان. وحين فُحِصَت شظاياه بواسطة ماساكي مياهارا وزملاؤه بجامعةِ هيروشيما باليابان تَبَيَّن احتوائها على ألماس كذلك [5]
ويُعْتقد أن هذا الألماس في هذه النَيازك قد تَكَوَّن قَبْلًا في الفضاءِ مِن خِلال تصادمٍ عَالي السُرعة شبيه بكيفية تَشَكُّل الألماس على الأرضِ في مَواقعِ الارتِطَام.
المصادر
- How Does Coal Become a Diamond? Excavating the Truth [Internet]. ScienceStruck. [cited 2018 Oct 16]. Available from: https://sciencestruck.com/how-does-coal-become-diamond
- How Do Diamonds Form? | They Don’t Form From Coal! [Internet]. [cited 2018 Oct 16]. Available from: https://geology.com/articles/diamonds-from-coal/
- Diamonds in the Sky — NOVA | PBS [Internet]. [cited 2018 Oct 16]. Available from: http://www.pbs.org/wgbh/nova/space/diamonds-in-the-sky.html
- News | Spitzer’s Eyes Perfect for Spotting Diamonds in the Sky [Internet]. [cited 2018 Oct 16]. Available from: https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=1616
- BBC – Earth – Diamonds can form in outer space and fall to Earth [Internet]. [cited 2018 Oct 16]. Available from: http://www.bbc.com/earth/story/20150528-the-diamonds-that-come-from-space
إعداد وترجمة: منه عماد
مراجعة وتحرير: تسنيم عبد العزيز
