Bí ẩn xung quanh viên kim cương đen Enigma

[june04]

Các nhà địa chất học vẫn không thể xác định chắc chắn viên kim cương khổng lồ có tên Enigma kết tinh trong lớp phủ của Trái Đất hay rơi xuống từ ngoài không gian.

Viên kim cương đen Enigma. Ảnh: Sotheby

Với lượt đấu giá cuối cùng lên tới 4,28 triệu USD, một người mua giấu tên đã trở thành chủ nhân mới của viên kim cương đen 555,55 carat Enigma. Kết quả đấu giá viên đá kỳ lạ này tiếp tục châm ngòi cuộc tranh cãi tồn tại từ lâu về nguồn gốc của nó, đặc biệt là giả thuyết Enigma có thể đến từ ngoài vũ trụ. Enigma và mọi viên kim cương carbonado khác hình thành trong một sự kiện bí ẩn cách đây 2,6 - 3,8 tỷ năm.

Có màu đen tuyền, mờ đục, và chứa nhiều lỗ có thể nhìn rõ, carbonado có sự kết hợp độc đáo giữa các đặc điểm hình dáng và hóa học khác hẳn bất kỳ loại kim cương nào đã biết. Chúng chỉ được phát hiện ở hai khu vực trên thế giới là Brazil và Cộng hòa Trung Phi và có thể đạt kích thước cực lớn, bao gồm viên đá carbonado Sergio 3.167 carat ở Sergio, viên kim cương lớn nhất từng được tìm thấy. Bản thân Enigma cũng không phải viên đá nhỏ với kích thước bằng quả bóng quầnvợt, theo Thomas Stachel, nhà khoáng chất học chuyên nghiên cứu kim cương ở Đại học Alberta.

Dù vậy, mãi tới gần đây, carbonado mới được công nhận không phải vì vẻ đẹp mà vì độ cứng của chúng. Khác với tinh thể đơn ở kim cương truyền thống, carbonado được tạo bởi mạng lưới tinh thể đan xen, giúp tăng khả năng chịu nứt vỡ dưới áp lực và khiến chúng trở nên hữu ích khi dùng làm vật liệu mài mòn. Carbonado được dùng làm mũi khoan, có thể đâm xuyên qua đá cứng và dùng kèm đá mài để làm sắc dụng cụ.

Đặc điểm kỳ lạ của carbonado dẫn tới nhiều giả thuyết về nguồn gốc của chúng. Câu chuyện về khoáng chất siêu cứng này bắt đầu ở hai địa điểm nằm ở hai đầu Đại Tây Dương. Những thợ mỏ ở miền đông Brazil phát hiện kim cương đen vào thập niên 1840 và đặt tên cho chúng là carbonado theo từ gốc Bồ Đào Nha có nghĩa là "cháy rụi" hoặc "carbon hóa". Nhiều thập kỷ sau, carbonado cũng xuất hiện ở Cộng hòa Trung Phi.

Carbonado ở hai địa điểm giống nhau đến mức giữa chúng chắc chắn phải có mối liên hệ, theo Peter Heaney, nhà khoáng chất học ở Đại học Pennsylvania. Carbonado nhiều khả năng hình thành khi hai vùng đất nối liền với nhau trong hơn một tỷ năm và tách ra sau khi siêu lục địa cuối cùng của Trái Đất là Pangea vỡ ra 180 triệu năm trước. Trong suốt thiên niên kỷ, gió và nước xóa đi phần lớn manh mối về nguồn gốc của kim cương đen, làm xói mòn lớp đá chứa những viên đá và làm hạt kim cương phân tán dọc theo bờ các dòng sông cổ đại.

Do không có tầng đá gốc, giới khoa học chỉ có thể tìm kiếm manh mối lý giải đặc điểm kỳ lạ của kim cương đen, nhưng mỗi viên đá dường như đi liền với một câu chuyện khác nhau. Không ai biết chính xác Enigma đến từ nơi đâu trên Trái Đất. Viên kim cương ước tính nặng hơn 800 carat, tương đương 160 g khi được mua lại vào thập niên 1990, theo đại diện của người bán. Sau đó, viên đá được cắt thành 55 mặt, quá trình kéo dài tới 3 năm do độ cứng đặc biệt của nó.

Do kim cương kết tinh dưới áp lực khổng lồ sâu trong lòng đất, đôi khi chúng chứa khoáng chất từ lớp phủ của hành tinh như ngọc hồng lựu hoặc đá olivin xanh. Nhưng những khoáng chất này không có trong carbonado. Thay vào đó, các nhà địa chất học tìm thấy một loạt kim loại như khoáng chất titan nitride có tên osbornite, phổ biến nhất ở thiên thạch.

Có thể carbonado hình thành trên những ngôi sao hoặc hành tinh giàu carbon. Mảnh vỡ của chúng theo thiên thạch tới Trái Đất cách đây 3,8 - 4 tỷ năm khi hành tinh thường xuyên va chạm với các thiên thể. Stephen Haggerty, nhà địa vật lý nghiên cứu kim xương ở Đại học Quốc tế Florida, lần đầu đề xuất giả thuyết này tại hội nghị năm 1996 của Liên đoàn Địa vật lý Mỹ. Theo ông, đây là cách giải thích hợp lý duy nhất về đặc điểm của carbonado.

Những nhà khoa học khác không thực sự chắc chắn. Khi Heaney bắt đầu nghiên cứu carbonado vào thập niên 1990, giả thuyết thiên thạch dường như là cách giải thích hợp lý. Nhưng càng phân tích nhiều viên kim cương đen, Heaney càng cho rằng chúng hình thành trong lớp phủ của Trái Đất. Nhưng bằng chứng thực sự thuyết phục đối với ông là kích thước khổng lồ của nhiều viên carbonado.

Kim cương tìm thấy trong thiên thạch hoặc hình thành do nhiệt độ và áp suất cực lớn trong va chạm với thiên thạch nhưng chúng đều rất nhỏ. Giới nghiên cứu vẫn chưa biết rõ điều kiện chính xác để carbonado hình thành ở lớp phủ. Một đặc điểm khó hiểu là tất cả kim cương carbonado đều có lỗ giống như miếng bọt biển. Phần lớn kim cương trên Trái Đất hình thành ở độ sâu ít nhất hàng trăm kilomet bên dưới mặt đất dưới nhiệt độ và áp suất cực hạn. Những lỗ nhỏ không thể xuất hiện trong điều kiện đó.

Các nghiên cứu khác chỉ ra lỗ nhỏ có thể là kết quả khi carbonado kết tinh từ chất lỏng cực nóng dưới đất hoặc chúng chứa khoáng chất bị rửa trôi sau đó. Heaney cho rằng các lỗ có thể từng chứa khoáng chất phosphat. Khoáng chất này có thể phá hủy cấu trúc tinh thể dạng lưới của kim cương và khiến viên kim cương có màu sẫm khi phân rã. Tuy nhiên, mạng lưới lỗ đan xen khiến các nhà khoa học khó nghiên cứu bất kỳ vật chất nào còn sót lại bởi không thể kết luận khoáng chất tồn tại từ đầu hay hình thành sau này.

Trong khi kim cương cấu tạo hoàn toàn từ carbon, nguyên tố này có thể có dạng đồng vị nặng hoặc nhẹ. Đồng vị trong carbonado khác hẳn phần lớn kim cương thông thường, nhẹ hơn nhiều so với kim cương hình thành sâu trong lòng Trái Đất và giống carbon hữu cơ cấu thành sự sống hơn. Một số nhà khoa học suy đoán đồng vị carbon nhẹ có nghĩa carbonado hình thành từ vật chất hữu cơ bị kéo xuống sâu bên dưới mặt đất ở những đới hút chìm. Cách đây 3 tỷ năm khi carbonado hình thành, sự sống cũng vừa mới thành hình.

Tuy nhiên, đáp án rõ ràng chỉ đến khi chúng ta tìm ra nhiều viên kim cương đen hơn. Có thể, một viên đá sẽ chứa vật chất hoặc nằm trong tầng đá gốc giúp hé lộ nguồn gốc của nó. Trong lúc đó, Enigma vẫn là chứng tích nổi bật về những bí ẩn trong vũ trụ.