作者：田小森

钻石是煤球？

某日，和死宅朋友一起看电视，在故事情节经历了各种跌宕起伏后，男主角终于鼓起勇气准备向女主角求婚。当女主角毫不知情的走入男主角布置好的房间后，发现满是鲜花和烛光。当她还没回过神，一束光就打在她的正前方，男主角单膝下跪一脸诚恳的献上了一颗硕大的钻戒。可想而知，女主角瞬间感动得一塌糊涂。于是情节被打断，有什么东西乱入了。死宅同学在我旁边顿时笑得前仰后合说：“啊，世界上的人难道都喜欢在这么重要的时刻被一大群植物的生殖器围着，并且用一坨小煤球以示诚意么？”

这个吐槽看似机灵，但总觉得有什么可以去考据考据。说花是植物的生殖器似乎是没有什么问题的，但是说钻石是一小坨煤球，有他的道理么？难道就因为同是由碳构成，钻石就一定是由煤球变成的？

【耀眼的钻石】

在面对如此价值不菲的宝石时，科学家们尝试着通过各种方法来解释它是如何形成的。因为事实通常和我们的想象总有些距离，钻石的形成肯定也不例外，是否全部的白天鹅上辈子都是折翼的丑小鸭，还真可以较较真。

通过现代的科学验证，我们知道，同一种元素在不同的原子排列和连接方式下可以形成多种不同的表现形式，这个现象叫做同质多象。生活中，我们常见的石墨和较为罕见的钻石就是典型的碳元素同质多象的表现。在现代科学技术的支持下，想要把碳单质从石墨转变为金刚石（也就是在本文中说到的钻石）已经不是什么难事，只需要将石墨放在在5-6万个大气压强以及摄氏1000到2000度高温下，再用金属铁、钴、镍等做催化剂就有可能实现。但条件这些都是实验室里通过各种极端方式创造产生的，在我们眼里，自然界中这样极端的条件是非常少见的，那么钻石在自然界中又有着怎样曲折的身世呢？

【天然石墨】

多种方式形成钻石

穿过我们脚下的大地，越过厚度在几到几十公里不等的地壳以后便是地幔，这里的温度和压力之高是在地表不可想象的，这里几乎不存在任何的生命现象。但同时，正是在这样极端高温和高压的条件下才是我们视为珍宝的钻石形成的理想之地。在地幔中，那些局部富集的碳元素经过极端高温和高压的共同作用为钻石的形成提供了必要的条件。这些富集的碳元素和包裹它的岩浆极不安分的在地底寻求释放压力的机会，一旦有了通向地表的岩浆通道，它们就迅速在压力差的作用下从地底窜到地表。目前对整个过程中钻石形成的解释有两种不同的方式，主流的观点认为钻石在地幔中就已经形成，岩浆通道只是给它们提过了一条通往地表的道路；而另一种观点则认为，当岩浆从极端高温高压下瞬间转换到开阔的地表条件下，物理条件的剧烈变化引起岩浆发生复杂的化学反应，碳元素也快速结晶形成大小不等的钻石颗粒。从结晶学的理论，我们更偏向于第一种解释，但是由于钻石在许多特性上都与其它晶体有所差异，它在形成机制上的第二种解释也是值得参考的。

在十九世纪中期以前，人们能够开采的主要钻石矿点都是砂矿点，这些矿点或是由于风化作用，把出露地表携带着钻石的金伯利岩中容易被破坏的成分带走之后，使得相对不容易被破坏的钻石在局部富集而形成；或是由于当暴雨或河流把沿途零星出现的钻石冲走带到水流较缓的地方沉淀富集而形成。直到二十世纪初期，当科学家在南非金伯利首次发现携带着钻石的金伯利岩岩筒后，从岩筒中直接开采钻石的时代才逐渐走上历史舞台。

现在看来一切顺利，可是事情并没那么简单。事实上,并不是所有的地方都有足够的碳元素富集以提供形成钻石的条件；也不是所有的岩浆都是包裹着钻石的聚宝盆，只有在成分上能形成金伯利岩或钾镁煌斑岩的岩浆才会包裹着足以达到开采标准的钻石含量。说到这里，我们还可以举这样一个例子从侧面说明包裹着钻石的金伯利岩是多稀有：到目前为止，科学家已经对全球范围内数以万计的火山喷发作用进行了详细观察和描述，但在这其中，并没有识别出任何一次的火山喷发是与金伯利岩的形成有关的，也就是说，在这些被观测的火山喷发中很难找到钻石的身影。

关于金伯利岩稀有的故事讲到这里，细心的朋友可能都会关心一个重要的问题。那就是，在地幔中的碳元素是地表的煤炭跑到地下那么深温度那么高的地方去的吗？如果不是，那这些碳元素又是从哪里来的呢？研究者们解释说，这些碳元素应该不是地表的煤炭传输到地下去的，因为它的传送机制本身就是一个很大的问题，其次它们在形成的时间上也有很大的差异。从多方的观察来看，这些碳元素很有可能来自地球形成的初期，组成地球的各个部分在汇聚碰撞时被留在地球内部的。

【地幔成因的钻石搬运示意图】

其实熟悉地质的人应该都知道，板块运动对钻石的形成也有不小的功劳。从板块构造的角度出发，在两个板块互相靠近并且相互挤压的地方会形成压力很高的区域，当一块板块无法继续忍受高压滑错到另一板块之下插入地幔时（通常是洋壳俯冲到陆壳之下），高温和高压的条件就同时具备了。此时，如果有适当的碳元素输入，在接近地幔的俯冲区形成钻石也是情理之中的。当然，这里碳元素的输入主要是之前形成在洋壳之上的灰岩（碳酸钙）、白云岩（碳酸钙镁）、大理岩（经过变质作用的碳酸钙或碳酸钙镁）这些富含碳元素的岩石类型。

把形成的问题解决后，深埋地幔中的钻石如何返回地面又成了新的问题摆在我们面前。通常在汇聚板块的边缘，也就是两个板块相互挤压的边缘，除了形成俯冲带以外，在更靠近被俯冲的那一侧的板块边界上往往会因为俯冲板块的拉动和地幔物质的上涌共同作用形成岩浆弧，这些岩浆弧便是钻石从俯冲区返回地表的良好通道，它们常呈带状分布在板块的边缘。可惜，由于在这种方式下形成的钻石本来就很少，岩浆弧通常又呈大面积在地表分布分布，想要在这里面找到足以达到开采标准的钻石矿点真是难之又难。

【俯冲带钻石形成示意图】

除此之外，我们能在地表很多的陨石坑附近找到钻石的影踪。因为，当陨石试图穿过大气层抵达地球表面时，它首先得经受强大的大气摩擦所产生的巨大热量，而且自身的超高速移动也会产生巨大的压力。据观察，陨石在大气中飞跃的速度比声音传播的速度还要快，它和大气摩擦所产生的热量能够达到比太阳表面温度还要高的程度。当它穿过大气层撞击地表上诸如灰岩、白云岩、大理岩或者其它含有大量碳元素的地层时，形成钻石也是一件相当轻松的事情。这种方式形成的钻石早在二十世纪末期就有相关的报道，一群俄罗斯科学家在研究西伯利亚波皮盖陨石坑时发现并记录了它们。之所以没有引起各方的重视，是因为经过这样的方式形成的钻石在空间分布上要比其它方式形成的局限得多，而且所形成的钻石的粒度也比平时所需要的钻石颗粒小得多。

【地球表面的陨石坑】

当然，既然提到了陨石撞击地球形成钻石，那就不由得把目光伸向宇宙这片空间中去。经过NASA的研究者证实，他们在来自外太空中的陨石上发现了无数的大小在纳米级别的微钻石（Nanodiamond），在这些陨石中，几乎有三分之一的碳元素都是以微钻石的状态保存下来的。当谈及这些钻石的形成过程时，研究员推断说它可能与陨石间的碰撞有关，而形成这些微钻石所提供的碳元素几乎是来自地球以外的地方。像这样包含在陨石中的钻石，由于粒度实在是太小，做宝石不可能，工业使用也嫌它级别达不到，它们现在能提供的最大的用处也就只有在科研方面作用了。不过如果硬要说它有什么用处，用它来引申宇宙的浩瀚也是未尝不可的。想象能拥有一枚来自浩瀚星空的陨石做成的纪念物握在手中，其中还包含着在几亿到几十亿年以前的碰撞形成的微钻石，那些喜欢在夜晚仰望星空的人们和那些科幻迷一定会为此心潮澎湃到不能成眠。

年龄上也差很远

在讲完了几种科学家认为可以形成钻石的方式之后，我们已经可以用有力的证据来用一张极其意味深长的脸面对吐槽的死宅，告诉他，你一定没经常上科学松鼠会的网站吧！但是为了证据的充分性，我们还可以尝试从另一个角度来证实钻石和煤球之间并没有自然的转化关系。

研究者们曾对许多的钻石样本都做了测年工作，但绝大多数的年龄值都落在距今约5.4亿年的寒武纪以前，钻石中最老年龄数据甚至有接近地球的形成时间（46亿年）的。而我们都知道，只有在植物大量登陆的早古生代末期（4.6~4亿年以前）以后才可能有煤炭的大量形成。也就是说从年龄上来说，钻石可能是煤球祖祖祖祖祖祖祖祖祖祖……辈的显赫碳物了。

不过最近也有用稳定碳同位素（C12和C13的比值）来测量钻石可能的有机来源，他们通过对不同钻石的测试发现，除了有一部分的钻石来自完全的地幔岩浆作用以外，还有一部分碳元素的提供可能是来自有机物的。等等，这些有机物可能是煤球的成分么？其实就像我们前面提到的，在板块俯冲时，在洋壳上的一些有机物可能伴随着俯冲的过程被携带到地幔部分作为潜在的碳元素供给物。只是，这样的有机物和煤球相去甚远，煤炭通常是由植物的枝干等在埋藏后经过相应的地质作用后形成的，而这里的有机物可能是海洋身生物的残体或者排泄物，也可能是他们在生命活动中建造的附属物，例如生物礁之类的。

写在结束前

管它是不是植物的生殖器，鲜花无疑是漂亮的，它有可人的形态和让人觉得愉悦的色彩，庆祝时我们总寄予它表达我们对生活的美好希望。相同的，我们也可以不用太在意钻石是不是煤球，因为只要它本身极为炫目色泽和恒久远的物理性质能够获得我们的认同，将它作为人们承载人们对爱情的寄托这就已经足够了。

好吧，还是溯鹰改的初稿 谢谢好基友

沐右，橡树村和锂提供的修改意见让我受益匪浅。

注释

1，金刚石和钻石的关系就像是木材和家具的关系。这里模糊了加工的那层含义而直接使用钻石代表金刚石，是为了在本为的表达中有更好的意境。
2，金伯利岩：一般为碱性或偏碱性的超基性岩，是具斑状结构或角砾状构造的云母橄榄岩。由于1887年在南非的金伯利(Kimberley)发现而命名。是产金刚石的最主要火成岩之一。

近期发表在《自然》杂志上的一项研究成果认为，地球深处的地幔烛（Mantle plume），控制着产生钻石的金伯利岩的分布。这些地幔烛发源于地核与地幔的交界处，控制了过去5亿4000万年来喷发出的几乎全部金伯利岩的分布。

钻石，是在深度超过150公里的地幔高压环境下生成的，之后经由称为金伯利岩的火山岩被带到地表。数千块金伯利岩被勘绘，但是研究只关注最古老大陆地壳的区域，厚度超过300公里，年代超过25亿年，因为最具经济价值的钻石就是在这个区域发现的。

研究人员重建了过去5亿4000万年来构造板块的位置，定位了当金伯利岩喷发出来时，大陆地壳区域相对于深处地幔的位置。这些金伯利岩中很多都带有深度至少150公里的地方形成的钻石，这些金伯利岩被证实与地幔最深处大规模不均一区的边缘有关联，论文作者推断，负责产生金伯利岩的地幔烛就形成于这些区域中。

消息来源：《自然》网站7月14日报道、《自然》7月15日论文

图片来自 corbis

田不野 审稿

有人说，钻石是天神滴落的眼泪；有人说，钻石在风云雷电中诞生。仰望星空的时候，你是否觉得璀璨的群星仿佛碎钻一样撒在天空中？代表着永恒的爱情，至坚至硬，璀璨生辉的钻石和那神秘莫测，浩瀚无边的宇宙有什么关系么？宇宙中，可真的有钻石的身影？

“钻石雨”

如果有人说天上会下钻石雨，你肯定会觉得那是天方夜谭。不过据科学家推测，海王星和天王星的大气层里，就会下“钻石雨”。

海王星是离太阳的第八颗行星，个头上是地球的四倍，而质量大概是地球的17倍。科学家们发现，海王星的外大气层里含有氢和氦，而这底下，则存在着大量的甲烷，大概占大气层的百分之十到十五。从地球上看，海王星泛着美丽的淡蓝色光，正是由于甲烷吸收了太阳的红光而造成的。

海王星的大气和我们地球大气层完全不同，它的底部十分的紧密和炎热。据推测，它的深层大气温度可达2000摄氏度以上，而压强可达地球大气压强的三到五倍！在这样的条件下，科学家在实验中发现，甲烷结构会被分解，里面的碳元素很可能结晶成细小的钻石颗粒。他们推测，海王星上这样的过程正在进行，而这些钻石形成后受重力作用，就会向海王星的核心部分落去，如落毛毛细雨一般。

而2008年底最新的一项实验表明，在巨大的压力下，钻石也会熔化，变成液态碳。就像水在常压零度有冰水混合物一样，在温度七千摄氏度，八千大气压的特殊状态下，碳会以钻石，bc8，和液态的三种形态共存。而海王星靠近核心内部的温度和压强就处在这样的状态，所以随着海王星的核心部分密度越来越高，压力和温度越来越大，“钻石雨”很可能就熔化成了“钻石海”。

“钻石尘”

1981年，一些研究陨石的科学家刨开了一颗坠落在南极洲的铁陨石。在这颗陨石里，他们惊讶的发现了细小钻石的存在。因为这些钻石只有一到十纳米大小，肉眼根本看不到，所以它们被称之为“钻石尘埃”或者“纳米钻石”。科学家猜测，这些钻石产生于小行星带外的一次灾难性撞击。后来1987年发现的另外一颗陨石上也发现了类似的钻石尘埃。而这次不同的是，在这些微小的晶体中还发现了地球上不存在一种同位素混合的惰性气体。这表明，它的源头很可能来自太阳系之外！

在这些外太空来客里，有一部分已经被确定形成于太阳系形成之前，它们被称为前太阳钻石(presolar diamond) 。 前太阳钻石的形成至今没有定论。它可能有多种来源，研究者也做了大量的模型来试图模拟前太阳钻石的形成。比如有人认为它们源于超新星爆发，有人认为是从富 碳巨星(C rich giant)而来，有人则认为它们来自宇宙中的气相沉积(vapor deposition)，还有人认为他们是双星系统中的白矮星从富碳伴星吸收了物质之后爆发成超新星的产物。

后来，美国的一些科学家用哈勃太空望远镜和来自国际紫外线探索卫星的数据来研究一些藏在太空尘云后面的星星的 时候，发现得到的紫外线光谱和陨石中的钻石尘埃的几乎完全一致。通过反复的测量，他们得出结论，太空中的尘云里就含有大量的钻石尘埃。由于钻石尘埃在形成 以后会很难分解破坏，它们在太空里会慢慢积累起来。他们推测整个银河系有10^35吨的钻石尘埃，比整个太阳系的质量还要重得多！

可惜这些钻石实在太小了，我们无法看到。想象一下，如果我们生了一双能看到纳米钻石的眼睛，在我们面前的星空将是多么的壮观啊！

“钻石星”

世界上目前为止所发现的最大的钻石有多大？也许你会猜是那重530克拉的非洲之星？其实最大的钻石很可能不在地球上，而在天上。科学家猜测，一颗被命名为“BPM37093”的白矮星已经慢慢化成了一颗重达100 亿×1 万亿×1 万亿克拉地球大小的的"钻石"巨星！实在是难以想象？这让人不得不怀疑，这颗星星难道是上帝准备用来向谁求婚的戒指吗？

这颗星星属于白矮星，一般来说，太阳一类的恒星都会在漫长的历史中最终结束自己发光的生命，膨胀成一颗红巨星。然后它以核聚变的方式“燃烧”自己的氦，制造出越来越多的碳和氧。当能量继续耗尽的时候，它会失去气体外壳，仅留下中间的白色热核，成为一颗白矮星。

当白矮星的内部冷却到一定温度的时候，它的内部将会结晶。一个经典的问题是，当白矮星冷却后，将不储存任何一丝热量，因此，这颗巨钻理论上来讲应该很难被探测到的。然而，2004年天文学家米特卡弗等人在进行研究后发现，当一颗白矮星还没有彻底冷却的时候，在它的表面还能探测到脉动的频率，虽然此时此刻，在它的内部，已经开始“结晶化”。这时就可以用一种与用地震仪研究地球内核类似的方法来研究白矮星的内部。这种白矮星结晶化的结果被普遍认为形成了碳（有时还有氧）立方晶体结构，就和钻石的晶体结构一样！

通过给这颗白矮星号脉，得出的数据表明，“BPM37093”的内部已经凝固成碳/氧结晶晶体。后来人们纷纷把它比喻成一颗天然“巨钻”。不过值得一提的是，白矮星的内部密度很高，结晶化形成的碳晶体结构的密度比地球上的钻石高百万倍，可谓是一种紧密的“新钻石”。

有一次写了一篇揭露那个自称“表中的劳斯莱斯”的所谓名表的文章，没想到又在电视上看到了同样是那个“猴总”的另一个“伯芬珠宝”的广告，这次这个广告骗术又有一定的长进，估计会有不少人上当。

这次的广告更加厉害，居然出来了一个打着GIA旗号的张政鉴定师，加上猴总那出色的演技，这个“伯芬珠宝”的广告实在是令人耳目一新，睡意全无。

此次广告的主推产品是一颗八心八箭的2克拉奥地利水晶钻。在广告中，那个不知道是不是冒牌的鉴定师和猴总以及主持人一唱一和，大谈特谈八心八箭的完美切工和2克拉钻石的昂贵价格。最后以猴总精彩的演技喊出这款“2克拉八心八箭奥地利水晶钻”的价格——998元！

一颗钻石原石（也叫金刚石），要经过多道切割打磨工序才能成为成品钻石。一颗最常见的圆形钻石有57瓣切面，这样才能使钻石对光线的反射和散射达到比较完美的效果。八心八箭，是钻石切工的最高水准，也叫丘比特切工。这种切工加工出来的钻石，其各个切面的比例是最合适的，可以使钻石发出最完美的光芒，但是也因为其工艺复杂而较难掌握。钻石是最硬的物质，切割打磨钻石稍有偏差便会出问题。虽然钻石硬度是最高的，但是它也比较脆，搞不好原石会碎裂，运气好点的话虽然石头还在，但切面角度出现问题，也就不可能那么完美，所以采用这种八心八箭切割的钻石，比一般切工的钻石要贵。这一点那个鉴定师没有撒谎。

【这就是完美切工的八心八箭。观看八心八箭一般要在比较特殊的光线环境下，普通条件下比较难观察到它的全貌，一般珠宝店都有特殊的窥镜来看宝石切工。从钻石的正面看就是八箭，反面看就是八心。这种切工只在圆形钻石上才有，梨形、水滴形、方形钻石就没有这种八心八箭了。不过，若是梨形、水滴形、方形钻石，一般来说其价格可就比所谓的八心八箭贵太多了。目前世界最大的一颗钻石就是水滴形的。说到底，拿八心八箭做卖点的，都是些中低档小克拉钻石。】

钻石的昂贵大概地球人都知道。一般来说钻石的价格是与重量的平方成正比的，随着重量的上升呈指数形式增加。重量在1克拉左右的钻石，价格根据其颜色、净度、切工等大概要2万到6万人民币左右， 2克拉的钻石，大概就要30万左右。这一点也是广告里面那个鉴定师一再强调的，这个也没有错。

【这是一颗真正的钻石。在充足的漫反射光线下，钻石的切面细节就会非常明显。一旦有了相对比较明确的光源，那么它就会绚丽夺目。这张照片上隐约可见八箭。】

如此看来，本来要30多万的钻石，“伯芬珠宝”竟然只卖998元，这不是太划算了吗？恭喜你，只要你这么想了，你离上当也就不远了。“2克拉八心八箭奥地利水晶钻”，广告中已经非常详细地解释了“2克拉”和“八心八箭”，但是最关键的字眼“奥地利水晶钻”则只字不提，难道你在准备占这个30万的大便宜时，不去仔细考虑一下什么是“奥地利水晶钻”吗？

虽然有一个“钻”字，但是奥地利水晶钻和钻石可以完全不同的两类。所谓水晶钻，其实就是把水晶玻璃用钻石模具批量成型而来，也有高档一些的水晶钻用锆石来制作。奥地利的玻璃制作工艺非常先进，一般这种号称“奥地利”的水晶钻，都是水晶玻璃制品。它的价格一般在每颗几分钱到几角钱，最高级的也超不过10元人民币。就算是锆石制作的水钻，也不会超过几十元。换句话说，这种“水晶钻”就是唬人的小玩意，和衣服上的亮片属于一个等级。还没听说哪个著名珠宝商会做这种东西来自降身价。不过这么一个10元钱都不到的东西，在猴总那里可就是要998元，并且猴总好像还吃了多大亏一样。

【这是效果最好的仿钻石——锆石，价格也算不低，学名立方氧化锆。实话实说，它的折光性能，也就是行内所说的“火光”，比真钻还好。不过这个东西也不值什么大钱。所以大家要是喜欢钻石饰品，大可以搞几个价钱合适的锆石饰品来戴。你的朋友总不会拿出来个放大镜钻研它是否真钻吧？】

在猴总的嘴里，这个“伯芬珠宝”简直就是全世界数一数二的大珠宝公司，很奇怪，如此知名的一个公司，在网上居然除了与这个“八心八箭奥地利水晶钻”相关的信息外，没有任何内容。由此可见，这是一个什么样的“大公司”了。

我是在那个劳斯丹顿的广告中见识到了猴总堪比赵本山的精彩表演，没想到猴总在“伯芬珠宝”这里更加卖力，演出更加出神入化。

猴总表演好到什么程度？下面这个台湾朋友介绍的案例可以作证。据说台湾有一个智商不太高的家伙，生财无道，就想用信用卡套现然后跑路。由于看了侯总在电视上的精彩表演，认为劳斯丹顿是高级的不得了的名表。于是刷信用卡买了总共价值30万（估计是新台币）的劳斯丹顿后拿到当铺去典当，准备换点钱跑路。

结果，这个可怜的人啊，当铺竟然拒收这款“表中的劳斯莱斯”……

突然觉得，要是猴总上春晚，语言类节目应该就不会出现多年来一直依赖赵本山的情况了吧。