I diamanti sono delle strutture geologiche del carbonio che impiegano milioni di anni a formarsi e lo fanno solo in condizioni molto particolari. Ecco perché possono essere utilizzati per ricostruire la storia della tettonica del nostro pianeta Terra
Tutti noi lo conosciamo come una pietra preziosa capace da regalare alle persone più importanti della nostra vita, ma in realtà questo rinomato gioiello può essere utilizzato anche per ricavare informazioni sulla formazione dei continenti e sulla crosta terrestre in generale perché è proprio a centinaia di chilometri di profondità che si formano, nelle zone dove si originano i fenomeni tellurici.
Diamanti: la forma più bella del carbonio
Il diamante è una delle possibili forme in cui si possono trovare in natura i cristalli di carbonio. Il reticolo cristallino è formato da atomi di carbonio disposti a forma di tetraedro, una piramide a base triangolare. Anche la grafite della matita è formata da cristalli di carbonio, ma è proprio il particolare reticolo cristallino a donare le proprietà peculiari che hanno reso tanto famosi i diamanti. I differenti cristalli di carbonio si originano in condizioni di temperatura e pressioni diverse. I diamanti, in particolare, possono originarsi solo con pressioni di almeno 50 kbar e temperature superiori a 900 °C, tuttavia oltre i 1200 °C i cristalli decadono i grafite. Questa condizioni sono normalmente presenti nel mantello terrestre a circa 150 chilometri di profondità. Il processo è comunque molto lento e rende i diamanti piuttosto rari. Inoltre, per arrivare in superficie, devono sopravvivere al viaggio attraverso la crosta terrestre che presenta diverse condizioni di pressione e temperatura che possono deteriorare facilmente i diamanti. Si tratta infatti di strutture cristalline instabili, che decano facilmente in grafite. Di normai i diamanti raggiungono la superficie tramite una tipo particolare di magma vulcanico molto rapido nella risalita che ingloba i preziosi cristalli in rocce tipiche come la kimberlite.
Le proprietà e le applicazioni dei diamanti
Le proprietà ottiche dei diamanti, come l’elevatissima dispersione, dovute al particolare reticolo cristallino, li rendono particolarmente apprezzati in gioielleria perché si riescono ad ottenere spettacolari effetti di iridescenza. L’arte del taglio dei diamanti è antichissima, ma non è l’unica applicazione e forse nemmeno la più importante: sicuramente i diamanti più grossi vengono utilizzati nel mondo della gioielleria, ma i migliaia di diamanti più piccoli, non commerciabili, sono molto apprezzati nel mondo della ricerca e dell’industria.
Si tratta di del materiale naturale più duro in assoluto. L’elevata durezza può essere spiegata intuitivamente dalla presenza di legami covalenti – uno tipo di legame chimico molto forte – che si estendono per tutta la struttura dei diamanti. Le applicazioni nel campo dell’industria meccanica sono quindi molteplici per tagliare, levigare e perforare. Le polveri di diamante e i micro diamanti possono essere utilizzati per rendere più efficienti lame e punte. In questo ambito anche l’elevata resistenza al calore è essenziale: il carbonio infatti brucia facilmente, ma in forma cristallina di diamante riesce a resistere anche a temperatura di 1500 °C.
Il diamante è inoltre caratterizzato da una elevata conducibilità termica e insieme è un buon isolante elettrico (non sempre però). Si tratta di una proprietà molto rara nei materiale: di norma un buon conduttore elettrico è anche un buon conduttore termico. I diamanti sono quindi adatti all’integrazione nei circuiti elettronici perché permettono di dissipare il calore senza influire con le piste conduttive. Le più recenti tecnologie di produzione di diamanti sintetici, come la CVD (Chemical vapor deposition), inoltre sono facilmente integrabili con altri processi produttivi.
Infine le proprietà del diamante riescono a migliorare di molto l’efficienza dei laser ad alta potenza, fondamentali sia nel mondo dell’industria che in quello della ricerca scientifica. Nello studio che presenteremo tra poco però ci allontaniamo dal mondo della tecnologia e invece utilizziamo i diamanti per studiare la storia del nostro pianeta.
Diamanti: dei grandi libri di storia del pianeta
La formazione nei diamanti avviene negli strati del mantello fondamentali nei processi di tettonica a zolle. In particolare, studiando i diamanti, si può risalire a come si sono formati e stabilizzati i continenti sul nostro pianeta, un processo fondamentale per lo sviluppo della vita per come la conosciamo. Una ricerca, pubblicata sulla rivista Science e guidata dall’Istituto Gemmologico Americano (Gia), ha esaminato diamanti provenienti da tutto il mondo. Studiando le impurità contenute nei preziosi cristalli infatti è possibile ricostruire il processo che ha portato alla formazione del diamante e di conseguenza anche il processo tellurico che lo ha caratterizzato.
Steve Shirey della Carnegie Institution, uno degli autori dello studio, commenta:
Dal momento che questo è l’unico pianeta roccioso e attivo dal punto di vista tettonico che conosciamo, capire come si sono formati i continenti è essenziale per distinguere cosa lo ha reso in grado di ospitare la vita.
Capire come sono nati e come riescono a “stare a galla” i continenti è fondamentale per studiare la storia del nostro pianeta, unico nel suo genere perla presenza dalla vita. I modelli più accreditati sono due: il primo prevede la formazione dei contenenti a causa dalla subduzione della placche, ovvero del processo di scivolamento delle placche l’uno sull’altro; il secondo invece sostiene che i continenti si siano originati da risalite di lava che si è raffreddata in superficie. Studiando i diamanti si può capire quale delle due teoria sia più corretta. Ad esempio, il team di ricerca di Karen Smit ha analizzato i diamanti provenienti dal Botswana e dalla Sierra Leone – due paesi tra i maggiori produttori di pietre preziose – scoprendo alcune inclusioni di minerali solforosi. Questi risultati hanno permesso di dedurre l’origine del continente africano occidentale derivi da fenomeno di subduzione avvenuti circa 2,5 miliardi di anni fa. Invece le pietre estratte dalle miniere canadesi presentano delle impurità incompatibili con i fenomeni di subduzione. È quindi probabile che i vari continenti abbiano origini diverse.
Dalla sezione scienze è tutto! Provate ad osservare con più attenzione i vostri gioielli e pietre preziose: potrebbero contenere interessanti informazioni sulla storia della Terra e sull’origine della terreno che state calpestando! Continuate a seguirci per tante news ed approfondimenti sul mondo naturale e della ricerca.
raianna
10 Giugno 2024 alle 12:47I diamanti possono essere un regalo meraviglioso. Simboleggiano la longevità e la bellezza, che ben si sposano con il tema del compleanno. Se sei interessato a opzioni alternative, dovresti prestare attenzione ai diamanti di cultura: si tratta di diamanti artificiali di alta qualità, indistinguibili dai diamanti naturali. Sono creati in laboratorio, il che li rende più accessibili e allo stesso tempo più etici poiché non richiedono l’estrazione dei diamanti dal terreno.