I diamanti hanno bisogno di una scarica elettrica per cristallizzarsi nel sottosuolo

Prima che i diamanti possano iniziare a crescere nel sottosuolo nel mantello terrestre, hanno bisogno di un piccolo fulmine da un campo elettrico, secondo un nuovo studio. In esperimenti in laboratorio, gli scienziati hanno imitato le condizioni nel mantello – lo strato appena sotto la crosta terrestre – e hanno scoperto che i diamanti crescevano solo se esposti a un campo elettrico, anche debole di circa 1 volt. Lo studio è stato pubblicato online sulla rivista Science Advances.

I diamanti sono costituiti da atomi di carbonio allineati in una particolare struttura cristallina. Formano più 150 chilometri sotto la superficie terrestre, dove le pressioni raggiungono diversi gigapascal e le temperature possono salire fino a 1.500 gradi Celsius. Ma molti fattori alla base della “nascita” di questa gemma – apprezzata per la sua raffinata bellezza e l’estrema durezza – sono un mistero; quindi un team di scienziati russi e tedeschi ha esaminato un fattore in particolare: i campi elettrici sotterranei.

Diamanti fatti in casa

I ricercatori hanno raccolto gli ingredienti di partenza necessari per creare un diamante: polveri di carbonato e carbonato-silicato simili a fondenti ricchi di carbonato abbondanti nel mantello. Hanno messo queste polveri in un mantello artificiale nel loro laboratorio e le hanno sottoposte a pressioni fino a 7,5 gigapascal e temperature fino a 1.600 C e campi elettrici alimentati da elettrodi che vanno da 0,4 a 1 volt. Dopo periodi variabili che durano fino a 40 ore, i diamanti si sono formati, ma solo quando i ricercatori hanno impostato un campo elettrico di circa 1 volt, che è più debole della maggior parte delle batterie domestiche.

Inoltre, i diamanti si sono formati solo al catodo, ovvero la parte negativa del campo elettrico. Questo punto fornisce gli elettroni per avviare un processo chimico – principalmente, in modo che alcuni composti carbonio-ossigeno nei carbonati possano subire una serie di reazioni per diventare anidride carbonica e, alla fine, gli atomi di carbonio che possono formare un diamante.

I diamanti sintetici erano piccoli, con diametri non superiori a 0,007 pollici (200 micrometri o un quinto di millimetro), ma erano sorprendentemente simili ai diamanti naturali: entrambi hanno una forma ottaedrica e piccole quantità di altri elementi e composti, inclusi un contenuto di azoto relativamente alto e inclusioni di carbonato di silicato, note anche come “voglie” o imperfezioni del diamante, hanno riferito i ricercatori.

Questi esperimenti suggeriscono che i campi elettrici locali svolgono un ruolo fondamentale nella formazione dei diamanti nel mantello terrestre, hanno detto i ricercatori. Questa tensione locale è probabilmente creata dalla fusione delle rocce e dai fluidi nel mantello che hanno un’elevata conduttività elettrica, ma non è chiaro quanto siano forti questi campi elettrici.

Foto di Colin Behrens da Pixabay