เพชรคืออะไร?
เพชรเป็นแร่ธาตุซึ่งเป็นคาร์บอนในรูปแบบลูกบาศก์ allotropic ภายใต้สภาวะปกติ
เพชรเป็นสารกึ่งตัวนำที่มีช่องว่างกว้างมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของโลหะในอากาศต่ำมาก - เพียง 0.1 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของฟิล์มบาง ๆ ของก๊าซดูดซับบนพื้นผิวคริสตัลซึ่งมีบทบาทของน้ำมันหล่อลื่นชนิดหนึ่ง
คุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งของเพชรก็คือการเรืองแสง ภายใต้อิทธิพลของแสงแดด โดยเฉพาะอย่างยิ่งแคโทด อัลตราไวโอเลต และรังสีเอกซ์ หินเริ่มเรืองแสง - เรืองแสงเป็นสีต่างๆ
ภายใต้อิทธิพลของแคโทดและ X-rayเพชรทุกประเภทเรืองแสงด้วยรังสีและอยู่ภายใต้อิทธิพลของอัลตราไวโอเลต - มีเพียงไม่กี่ชิ้น การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการสกัดหินออกจากหิน
เพชรในหินแม่
เพชรมีลักษณะคล้ายกับแร่ธาตุหลายชนิด -ควอตซ์บุษราคัมเพทายซึ่งมักใช้เป็นของเลียนแบบ แตกต่างกันในด้านความแข็ง - เป็นวัสดุธรรมชาติที่แข็งที่สุด (ในระดับ Mohs - 10) คุณสมบัติทางแสงความโปร่งใสของรังสีเอกซ์ความส่องสว่างในรังสีเอกซ์แคโทดรังสีอัลตราไวโอเลต
เพชรเป็นแร่ที่หายาก แต่ในขณะเดียวกันก็มีแร่ธาตุค่อนข้างแพร่หลาย แหล่งสะสมทางอุตสาหกรรมเป็นที่รู้จักในทุกทวีป ยกเว้นทวีปแอนตาร์กติกา รู้จักแหล่งสะสมหินหลายประเภท
เมื่อหลายพันปีก่อนเพชรในในระดับอุตสาหกรรมพวกเขาถูกขุดขึ้นมาจากเงินฝากทั้งหมด ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 เมื่อมีการค้นพบท่อคิมเบอร์ไลต์แบบเพชรเป็นครั้งแรกเห็นได้ชัดว่าพวกมันไม่ได้ก่อตัวเป็นตะกอนในแม่น้ำ
ยังไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับที่มาและอายุของเพชรข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่แม่นยำ นักวิทยาศาสตร์ยึดมั่นในสมมติฐานที่แตกต่างกัน - แม็กมาติก, แมนเทิล, อุกกาบาต, ของเหลวและยังมีทฤษฎีที่แปลกใหม่อีกหลายทฤษฎี
ส่วนใหญ่เอนเอียงไปทาง magmatic และทฤษฎีเกี่ยวกับความจริงที่ว่าอะตอมของคาร์บอนภายใต้ความกดดันสูง (โดยปกติคือ 50,000 บรรยากาศ) และที่ความลึกมาก (ประมาณ 200 กม.) จะก่อให้เกิดตาข่ายคริสตัลลูกบาศก์ - เพชรเอง หินจะถูกพัดพาขึ้นสู่ผิวน้ำโดยหินหนืดภูเขาไฟในระหว่างการก่อตัวของท่อระเบิดที่เรียกว่า
แผนผังแสดงโครงตาข่ายคริสตัลของเพชร
ความแข็งที่ยอดเยี่ยมสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้: อัญมณีนี้ใช้ในการผลิตมีด สว่าน คัตเตอร์ และผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกัน
ความจำเป็นในการใช้งานทางอุตสาหกรรมกดดันให้ขยายการผลิตเพชรเทียม เมื่อเร็วๆ นี้ ปัญหาได้รับการแก้ไขโดยการสะสมของฟิล์มเพชรแบบคลัสเตอร์และไอออน-พลาสมาบนพื้นผิวการตัด
ผงเพชร (ทั้งของเสียจากการแปรรูปเพชรธรรมชาติและที่ได้จากการประดิษฐ์) ใช้เป็นสารขัดในการผลิตแผ่นตัดและเจียรล้อ ฯลฯ
เพชรมีความพิเศษอย่างไร?
ลักษณะเด่นที่สำคัญของเพชรนั้นสูงที่สุดในบรรดาแร่ธาตุ ความแข็ง (และในเวลาเดียวกันก็เปราะ) ค่าการนำความร้อนสูงสุดในบรรดาของแข็งทั้งหมด 900–2300 W/(m · K) ดัชนีการหักเหของแสงและการกระจายตัวสูง
เพชรเป็นสารกึ่งตัวนำที่มีช่องว่างกว้างมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำมากสำหรับโลหะในอากาศ - เพียง 0.1 ซึ่งสัมพันธ์กับการก่อตัวของฟิล์มบาง ๆ ของก๊าซดูดซับบนพื้นผิวของคริสตัลซึ่งทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่นชนิดหนึ่ง เมื่อไม่เกิดฟิล์มดังกล่าว ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้นถึง 0.6–1.0
ความแข็งสูงส่งผลให้ยอดเยี่ยมความต้านทานต่อการขัดถูของเพชร นอกจากนี้ยังมีความโดดเด่นด้วยโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงสุด (เทียบกับวัสดุอื่น ๆ ที่รู้จัก) และอัตราส่วนการบีบอัดต่ำสุด
จุดหลอมเหลวอยู่ที่ประมาณ 3 700-4000 ° C ที่ความดัน ~ 11 GPa ในอากาศเพชรจะเผาไหม้ที่อุณหภูมิ 850–1,000 ° C และในกระแสออกซิเจนบริสุทธิ์จะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีน้ำเงินจาง ๆ ที่อุณหภูมิ 720–800 ° C โดยเปลี่ยนเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
เพชรสามารถทนต่อแรงกดดันในแกนกลางของโลกได้ห้าเท่า
เมื่อปลายเดือนมกราคม พ.ศ. 2564 นักวิทยาศาสตร์พบว่าเพชรสามารถทนต่อแรงกดได้สูงกว่าความดันในแกนกลางของโลกถึง 5 เท่าโครงสร้างของวัสดุจะยังคงอยู่แม้ว่าจะถูกบีบอัดถึง 2 ล้านล้านปาสกาล
การวิจัยชี้ให้เห็นว่าหินคือแพร่กระจายได้เมื่อมีแรงกดดันสูง: ยังคงรักษาโครงสร้างไว้แม้ว่าภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวคาดว่าจะมีการครอบงำของโครงสร้างอื่น ๆ ที่มีเสถียรภาพมากขึ้น การศึกษานิสัยใจคอของเพชรภายใต้แรงกดดันที่รุนแรงสามารถเผยให้เห็นการทำงานภายในของดาวเคราะห์นอกระบบที่อุดมด้วยคาร์บอน
ดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยคาร์บอนสามารถทำจากเพชรได้
อาจมีดาวเคราะห์หลายดวงที่ทำจากเพชรอยู่นอกระบบสุริยะของเรา เช่น นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนาและมหาวิทยาลัยชิคาโก
พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าดาวเคราะห์นอกระบบที่อุดมด้วยคาร์บอนอาจประกอบด้วยเพชรและซิลิกอนไดออกไซด์ บนโลกซิลิกอนไดออกไซด์พบในรูปของทรายและควอตซ์เป็นหลัก
ดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นจากเมฆก๊าซและฝุ่นจักรวาล และเป็นองค์ประกอบของก๊าซที่กำหนดว่าดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่งจะมีหน้าตาเป็นอย่างไร
ดาวเคราะห์ที่มีอัตราส่วนคาร์บอนต่อออกซิเจนต่ำมันจะประกอบด้วยซิลิเกต (เกลือและเอสเทอร์) และออกไซด์เช่นเดียวกับโลกและจะมีเพชรไม่กี่เม็ด ส่วนแบ่งของเพชรบนโลกมีเพียง 0.001% ขององค์ประกอบ
ดาวดวงอื่นๆ ต่างจากดวงอาทิตย์ตรงที่อาจมีอัตราส่วนคาร์บอนต่อออกซิเจนสูงกว่า และเมื่อรวมกับน้ำ ดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยคาร์บอนก็สามารถก่อตัวได้ในสภาพแวดล้อมนี้
เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้ให้ทำการวิจัยกลุ่มนี้ได้ทำการทดลองเพื่อจำลองต้นกำเนิดทางเคมีของดาวเคราะห์นอกระบบคาร์บอนาเซียสโดยใช้อุณหภูมิและความกดดันสูง ผลการทำงานในห้องปฏิบัติการพบว่าที่อุณหภูมิและความดันสูงซิลิกอนคาร์ไบด์จะทำปฏิกิริยากับน้ำและกลายเป็นเพชรและซิลิกา
เรารู้อะไรเกี่ยวกับดาวเคราะห์คาร์บอน
ดาวเคราะห์คาร์บอนเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีลักษณะคล้ายโลกในทางทฤษฎีซึ่งได้รับการทำนายโดย Mark Kuechner นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอเมริกัน
เงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของดาวเคราะห์ประเภทนี้เป็นคาร์บอนที่มีปริมาณสูงในดิสก์ของดาวเคราะห์นอกระบบและมีออกซิเจนต่ำ ในแง่ของคุณสมบัติทางเคมีดาวเคราะห์ดังกล่าวจะค่อนข้างแตกต่างจากดาวเคราะห์บนบกเช่นโลกดาวอังคารและดาวศุกร์ซึ่งส่วนใหญ่สร้างขึ้นจากซิลิคอนและออกซิเจนและไม่มีคาร์บอนในองค์ประกอบมากนัก
ดาวเคราะห์ดวงนี้คาดว่าจะมีแกนกลางที่มีธาตุเหล็กเหมือนกับดาวเคราะห์โลกอื่นๆ พื้นฐานของพื้นผิวจะเป็นซิลิคอนและไทเทเนียมคาร์ไบด์เป็นส่วนใหญ่ รวมถึงคาร์บอนบริสุทธิ์
อาจเป็นไปได้ว่ามีพื้นที่ครอบคลุมทั้งหมดกิโลเมตรของเพชร บรรยากาศจะประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนและคาร์บอนไดออกไซด์ สิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ชั้นนี้อาจเป็นไปได้หากดาวเคราะห์มีน้ำ แต่รูปแบบสิ่งมีชีวิตจะแตกต่างกันอย่างมากจากสิ่งมีชีวิตบนโลกเนื่องจากมีออกซิเจนเพียงเล็กน้อยซึ่งจะไม่เพียงพอที่จะก่อตัวเป็นสารอินทรีย์ประเภทบนบก
Pulsar PSR 1257+12 อาจมีคาร์บอนดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นหลังจากการระเบิดซูเปอร์โนวาจากชั้นคาร์บอนของดาวฤกษ์ในอดีต ดาวเคราะห์ประเภทนี้อาจตั้งอยู่ใกล้แกนดาราจักรซึ่งดาวฤกษ์มีคาร์บอนอยู่มาก
เส้นผ่านศูนย์กลางและมวลของดาวเคราะห์คาร์บอนไม่แตกต่างจากดาวเคราะห์ธรรมดาที่ประกอบด้วยน้ำและสารประกอบซิลิกอนเป็นหลักดังนั้นจึงยังไม่สามารถแยกพวกมันออกจากกันได้ในกรณีที่ตรวจพบ
ในปี พ.ศ. 2557 นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเยลนำโดยจอห์น โมริอาร์ตี พวกเขาพัฒนาแบบจำลองเพื่อประเมินองค์ประกอบของดาวเคราะห์นอกระบบโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงในช่วงหลายปีที่ผ่านมาในองค์ประกอบของดิสก์ก๊าซที่ดาวเคราะห์ก่อตัว
ตามการค้นพบของพวกเขาในดิสก์ที่มีอัตราส่วนระดับคาร์บอนและออกซิเจนเกิน 0.8 ดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยคาร์บอนอาจก่อตัวเพิ่มเติมจากศูนย์กลางของดิสก์ นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดาวเคราะห์คาร์บอนสามารถก่อตัวในจานที่มีอัตราส่วนคาร์บอนต่อออกซิเจนค่อนข้างต่ำ (0.65) แต่ในกรณีนี้ ดาวเคราะห์ดังกล่าวก่อตัวใกล้กับดาวฤกษ์ของพวกมัน
ด้วยเหตุนี้ ดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยคาร์บอนจึงอาจมีอยู่ทั่วไปมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้
ภาพศิลปะของดาวเคราะห์คาร์บอน สีของดาวเคราะห์มีสีเข้มและแดงเนื่องจากมีไฮโดรคาร์บอน
อ่านเพิ่มเติม
การทำแท้งกับวิทยาศาสตร์: จะเกิดอะไรขึ้นกับเด็กที่จะคลอด
Radars พบป้อม Tlingit แห่งสุดท้ายในอลาสก้า พวกเขามองหาเขามานานกว่า 100 ปี
หนึ่งในสามของผู้ที่หายจาก COVID-19 กลับไปที่โรงพยาบาล ทุก ๆ แปด - ตาย