vrijdag 20 mei 2016

Kim cương từ trên trời rơi xuống + Cách chế kim cương từ... bơ đậu phộng

Kim cương từ trên trời rơi xuống

Michael Marshall

Image caption Những hạt kim cương lơ lửng trong vũ trụ (Hình: NASA/JPL Caltech/T. Pyle/SSC SPL)

Một số thiên thạch rơi xuống Trái Đất có chứa những hạt kim cương nhỏ xíu. Một nghiên cứu mới đưa ra giả định rằng chúng được tạo ra từ một hành tinh bí ẩn đã tan vỡ từ lâu.

Vào năm 2008, một thiên thạch lao vào bầu khí quyển của Trái Đất và nổ tung trên sa mạc Nubian của Sudan.
Đây là lần đầu tiên một thiên thạch được xác định và theo dõi trước khi va chạm với Trái Đất, và các “thợ săn thiên thạch” đã đổ xô tới nơi.
Nhiều mảnh vỡ của thiên thạch được đặt tên là Almahata Sitta này đã được thu thập.
Người ta nhanh chóng phát hiện ra là có kim cương nằm trong các mảnh đá của thiên thạch này.
Thực ra chuyện này cũng không gây ngạc nhiên lắm, vì một vài loại thiên thạch cũng thường chứa kim cương. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới nói rằng những hạt kim cương này lớn hơn nhiều so với bất kỳ hạt kim cương nào từng được tìm thấy trong các thiên thạch trước đó.
Theo các nhà khoa học, điều này chứng tỏ những hạt kim cương đó đã được tạo ra một cách bất thường. Kim cương lớn thường hình thành bên trong những khối đá cực lớn, phải cỡ như một hành tinh.

Image caption Một mảnh thiên thạch Almahata Sitta (Hình: Peter Jenniskens/SETI Institute/NASA Ames)

Nếu lập luận của họ là chính xác, thì những viên kim cương này phải đến từ một hành tinh tồn tại từ khi hệ mặt trời được hình thành, và sau đó bị tan vỡ.
Các kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Geochimica et Cosmochimica Acta.
Masaaki Miyahara từ Đại học Hiroshima ở Nhật Bản và các đồng nghiệp đã kiểm tra các mẫu thiên thạch. Phần lớn là những hạt kim cương nhỏ xíu, cỡ khoảng 40 micromet (tức 0,004mm), tuy vậy, cũng có một viên có kích thước tới gần 100 micromet (tức 0,01mm).
Tuy nhiên, một số hạt trông giống như bị vỡ, và các hạt đó đều vỡ theo cùng chiều như nhau.
Điều này cho thấy các hạt kim cương nhỏ là mảnh vỡ từ một viên kim cương lớn hơn.
Người ta cho rằng kim cương trong thiên thạch được hình thành khi các tiểu hành tinh va chạm với nhau. Cú va chạm đủ mạnh để nén carbon thành những hạt kim cương nhỏ xíu.
Nhưng những viên kim cương này có vẻ quá lớn, cho nên giải thích theo cách đó thì có vẻ không phù hợp.

Image caption Các hành tinh được hình thành từ các mẩu đá nhỏ kết hợp lại với nhau (Hìnht: Mark Garlick/SPL)

Thay vào đó, các tác giả cho rằng có thể có hai cách để hình thành những viên kim cương này.
Có thể là những viên kim cương được hình thành từ quá trình tích tụ từ từ các nguyên tử carbon đơn nhất trong lớp khí mỏng ở ngoài vũ trụ. Nhưng cách giải thích này không hợp lý lắm.
Khả năng lớn hơn là kim cương được hình thành bên trong một "planetesimal” - vi thể hành tinh, tức là một khối đá không đủ lớn để được coi là một hành tinh, nhưng lại lớn hơn các tiểu hành tinh nhiều.
Vi thể hành tinh này hẳn là đã tồn tại vào giai đoạn đầu tiên của quá trình hình thành hệ mặt trời, trước khi các hành tinh được tạo ra và chuyển động theo quỹ đạo của chúng.
Nếu đó là sự thật, vi thể hành tinh này đã tan rã thành từng mảnh từ rất lâu rồi, và thiên thạch Almahata Sitta chỉ là một phần của nó.
Chúng ta chẳng thể chắc chắn điều này có thật sự xảy ra hay không, và đó chỉ là một phép ngoại suy lớn từ vài hạt kim cương trong một mảnh thiên thạch.
Nhưng có điều chắc chắn rằng, hệ mặt trời ban đầu chỉ là một khoảng không gian hỗn loạn với vô vàn khối đá, băng chuyển động lung tung, va đập vào nhau.
Bản gốc tiếng Anh bài này đã đăng trên BBC Earth.

http://www.bbc.com/vietnamese/culture_social/2015/06/150612_the-diamonds-that-come-from-space_vert_earth

Cách chế kim cương từ bơ đậu phộng

Việc hiểu rõ hơn về quá trình hình thành của kim cương trong lòng đất có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự sống trên Trái Đất. Một nhóm các nghiên cứu gia ở Đức đã thử tạo kim cương từ carbon dioxide và bơ đậu phộng.
Dan Frost đã tìm cách mô phỏng môi trường trong các lớp vỏ Trái đất, nằm dưới chân chúng ta hàng nghìn km.
Quy trình này, bao gồm việc nghiền các viên đá bằng áp lực cực lớn, đã giúp Frost tìm ra cách chế tạo kim cương gây bất ngờ: Từ carbon dioxide và bơ đậu phộng.
"Nếu chúng ta muốn hiểu Trái Đất được hình thành thế nào, thì điều đầu tiên chúng ta cần biết là Trái Đất được cấu tạo từ những gì". Frost nói.
Nhiều nhà địa chất đã cho rằng Trái Đất được tạo ra từ các thành phần giống như các thiên thạch khác trong dải ngân hà.
Thế nhưng vấn đề ở đây là hầu hết các thiên thạch rơi xuống trái đất đều có lượng silicon cao hơn bề mặt Trái Đất. Vậy thì chúng đã biến đi đâu?
Để trả lời câu hỏi này, Frost sử dụng máy có piston rất mạnh để nghiền nhỏ các viên tinh thể với áp lực lớn hơn áp lực khí quyển đến 280.000 lần, trong lúc chúng được nung trong lò.
Điều này giúp tạo môi trường giống với lớp vỏ của tầng dưới, cách bề mặt Trái Đất khoảng 900km, khiến các nguyên tử tinh thể dần hợp lại thành một cấu trúc vững chắc hơn.
Một máy nghiền sau đó đập vỡ các khoáng chất mới được hình thành để chúng trở nên giống với phần đá ở tầng dưới Trái Đất.
Frost sau đó đo các làn sóng âm đi qua các viên đá mới được tạo thành để so sánh xem sản phẩm của ông có giống với phần đá tạo nên tầng dưới của Trái Đất hay không.

Image caption Bơ đậu phộng chứa nhiều carbon

Kết quả nghiên cứu của ông cho thấy tầng dưới trái đất không có đủ lượng silicon giống với các thiên thạch.
Có lẽ các thiên thạch này đang ở tầng dưới nữa gần tâm Trái Đất, Frost nhận định.
Quy trình sử dụng áp lực lớn đã giúp tạo nên một lớp magiê có đặc điểm hút nước. Điều này cho thấy có vẻ như có nhiều 'đại dương' nằm sâu trong lòng đất.
Thử nghiệm này khiến Frost đặt ra giả thiết rằng các hoạt động địa chất có thể tách CO2 ra khỏi đại dương, ngấm vào các lớp đá và sau đó ngấm vào vỏ Trái Đất, nơi nó được biến thành kim cương.
Những viên đá này ít bất ổn hơn các viên đá cấu từ carbon khác, Frost nói. Đồng nghĩa với việc nó ít có khả năng quay trở lại với khí quyển.
Điều đó đồng nghĩa với việc lớp vỏ Trái Đất, nếu được lợp bằng kim cương, có thể làm chậm quá trình ấm dần lên của Trái Đất.
Yếu tố chính để điều này có thể thành sự thật, là chất sắt, theo Frost.
Dưới áp lực lớn, lớp vỏ Trái Đất biến carbon dioxide từ đá trở thành khoáng chất nhiều chất sắt, làm oxygen biến mất và giúp các nguyên tử carbon cấu thành kim cương.
Frost có lẽ là khó lòng trở nên giàu có từ thí nghiệm của mình, vì các hạt kim cương tốn rất nhiều thời gian để tạo ra.
"Nếu chúng ta muốn tạo kim cương đường kính 2-3 mm thì cần phải đợi hàng tuần liền," ông nói.
Nhưng điều đó cũng không cản ông tạo ra kim cương từ bơ đậu phộng - vốn chứa rất nhiều carbon.
"Rất nhiều hydrogen được phóng thích và phá vỡ mẫu thí nghiệm," ông nói.
"Nhưng điều đó chỉ xảy ra sau khi nó đã chuyển thành kim cương".
Bản gốc bài viết đã được đăng trên BBC Future

http://www.bbc.com/vietnamese/culture_social/2014/11/141118_diamond_from_peanut_vert_fut

TulipGarden9

vrijdag 20 mei 2016