Στην επιστήμη

Η αρχή έγινε το 1813 από τον Χάμφρι Ντέιβι (Humphry Davy), Άγγλο χημικό και εφευρέτη. Από το ενδιαφέρον του να ανακαλύψει τη χημική σύσταση του πολυτιμότερου πολύτιμου λίθου, ο Ντέιβι εκτέλεσε με απόλυτη επιτυχία ένα πείραμα. Με τη βοήθεια οπτικών φακών, συγκέντρωσε την ηλιακή ακτινοβολία σε ένα διαμάντι, σε περιβάλλον πλούσιο σε οξυγόνο (οξειδωτικές συνθήκες).

Το μόνο αποτέλεσμα που προέκυψε από τη χημική αντίδραση που ακολούθησε ήταν το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂). Δηλαδή στο χώρο που πραγματοποιήθηκε το πείραμα υπήρχαν τρία συστατικά: το διαμάντι, το οξυγόνο (Ο₂) και η ενέργεια (εστιασμένο ηλιακό φως). Σημειωτέον ότι στη χημεία και στη φυσική τίποτα δεν εξαφανίζεται ούτε εμφανίζεται από το πουθενά, απλώς με τη βοήθεια ενέργειας μετασχηματίζεται, το συμπέρασμα που προκύπτει από τα προϊόντα της αντίδρασης είναι ότι το διαμάντι αναγκαστικά αποτελείται αποκλειστικά και μόνο από κρυσταλλικό άνθρακα.

διαμάντι + Ο₂ = CO₂

Αργότερα ο ίδιος διαπίστωσε ότι, εάν δώσουμε ενέργεια σε έναν κρύσταλλο διαμαντιού σε περιβάλλον που απουσιάζει το οξυγόνο (αναγωγικές συνθήκες), αυτός μετασχηματίζεται σε γραφίτη.

Έτσι για πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία ανακαλύφθηκε το μυστήριο της σύστασης του πολυτιμότατου κρυστάλλου. Στην συνέχεια έπρεπε να λυθεί και το ακόμα μεγαλύτερο μυστικό της προέλευσής του. Καθώς η γνώση προχωρούσε και αναπτυσσόταν η η ορυκτολογία σε συνδυασμό με τα πειράματα της φυσικής, άρχισε να διαφαίνεται η επίλυση και αυτού του προβλήματος. Όμως η πιθανότερη θεωρία για τον τόπο γένεσής του ήταν η εντελώς αντίθετη από εκείνη που πίστευαν οι αρχαίοι λαοί που ανακάλυψαν τον λίθο. Δηλαδή το διαμάντι δεν γεννιέται στα άστρα, ούτε στα σύννεφα, αλλά στο εσωτερικό της γης και μάλιστα σε πολύ μεγάλα βάθη.

Έως εδώ, η επιστήμη με την εξέλιξή της οδήγησε στην κατανόηση του διαμαντιού. Από την στιγμή όμως που ο άνθρωπος διαπίστωσε ποιο είναι το μητρικό πέτρωμα του διαμαντιού, το πέτρωμα δηλαδή μέσα στο οποίο γεννάται και κρυσταλλώνεται, άρχισε το αντίθετο. Η μελέτη του διαμαντιού βοήθησε πάρα πολύ την σύγχρονη γεωλογία, με την εξέλιξη της τεκτονικήςτων λιθοσφαιρικών πλακών και κυρίως στην κατανόηση του εσωτερικού της γης. Το μητρικό πέτρωμα των διαμαντιών, ένα ιδιόμορφο ηφαιστειακό πέτρωμα, ο γνωστός κιμπερλίτης, ανεβάζει τα διαμάντια στην επιφάνεια από βάθη που ξεπερνούν τα 200 χλμ. Το διαμάντι και τα πετρώματα που το φιλοξενούν (κιμπερλίτες, εκλογίτες, χαρτσβουργίτες), δίνουν πολυτιμότατες πληροφορίες για τις συνθήκες που επικρατούν στο εσωτερικό της γης. Λόγω της απλούστατης χημικής του σύστασης, το διαμάντι είναι από τα ορυκτά των αβυσσικών αυτών πετρωμάτων, που μπορούν να παρέχουν πιο αξιόπιστες πληροφορίες μέσω των ισοτόπων του, των εγκλεισμάτων του κ.λπ.

Όμως η μελέτη για την προέλευσή του λύθηκε μερικώς, γιατί τώρα τίθεται ένα άλλο μεγάλο ερώτημα. Από πού προέρχεται ο ελεύθερος άνθρακας σε αυτά τα τεράστια βάθη: Αυτό οδήγησε στην εφαρμογή μιας πολύ εξειδικευμένης επιστήμης, της θερμοδυναμικής, στις χημικές αντιδράσεις ορυκτογένεσης. Το θέμα του αδέσμευτου άνθρακα στον μανδύα της γης δεν έχει ακόμα διευκρινιστεί πλήρως, και διενεργούνται πολλές πειραματικές μελέτες και προγράμματα για την εξακρίβωσή του.

Εκτός όμως από την πρόοδο σε καθαρά θεωρητικό επίπεδο, υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον και για την πρακτική πλευρά. Εφόσον ανακαλύψαμε τη χημική του σύσταση και τις συνθήκες γένεσής του, ο άνθρωπος προχώρησε ακόμα παραπέρα. Θέλησε να παραγάγει ο ίδιος διαμάντια στο εργαστήριο, για βιομηχανική χρήση στην αρχή. Αυτό δημιούργησε άλλους κλάδους μηχανολογικούς, και ανάπτυξε την τεχνογνωσία του ανθρώπου σε πολύ υψηλά επίπεδα. Διότι φανταστείτε τι ακραίες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας επικρατούν σε βάθη 180 χιλιομέτρων, όπου κατά μέσο όρο δημιουργούνται οι κρύσταλλοι του διαμαντιού. Το να δημιουργήσεις ελεγχόμενα τέτοιες συνθήκες σε κλίβανο ή άλλη ειδική κατασκευή απαιτεί τεράστιες γνώσεις και υψηλή τεχνική κατάρτιση.

Τα τελευταία χρόνια ο άνθρωπος, ως αχόρταγος στο θέμα της γνώσης, ώθησε την τεχνογνωσία γύρω από το διαμάντι ακόμα ψηλότερα. Και κατόρθωσε να πετύχει εργαστηριακές διεργασίες που βελτιώνουν την εξωτερική του εμφάνιση. Αυτό επιτεύχθηκε, αφού πρώτα έμαθε ακριβώς την κρυσταλλική του δομή, διαπιστώνοντας τις πλαστικές παραμορφώσεις του κρυσταλλικού του πλέγματος και τις κρυσταλλοχημικές αντικαταστάσεις που συμβαίνουν σε αυτό.

Βλέπουμε πως ο μοναδικός αυτός κρύσταλλος είναι απαιτητικός, δεν συμβιβάζεται με μέτριες λύσεις, και ανάγκασε τον άνθρωπο να ανεβάσει το επίπεδο των γνώσεών του πολύ ψηλά, για να μπορέσει να τον καταλάβει και τελικά να καταφέρει, παρά την ετυμολογία του ονόματός του, να τον δαμάσει.

---

Για να αντιληφθούμε το τεράστιο βάθος στο οποίο σχηματίζονται τα διαμάντια, σας παραθέτουμε δύο σχήματα. Στο ένα φαίνεται ολόκληρη η δομή της γης. Στο δεύτερο εστιάζουμε στο εξωτερικό τμήμα της. Αυτό το εξωτερικό κομμάτι ονομάζεται λιθόσφαιρα (είναι στερεό σώμα) και αποτελεί κατά κάποιον τρόπο το «πέτρινο» περίβλημα της Γης. Το μέσο πάχος της λιθόσφαιρας είναι 80-100 χλμ, και κάτω από τις ηπείρους έχει μεγαλύτερο πάχος. Η λιθόσφαιρα αποτελείται: από τον ηπειρωτικό φλοιό, τις γνωστές μας ηπείρους, τον ωκεανικό φλοιό, τον στερεό φλοιό που καλύπτεται από τους ωκεανούς (ο οποίος είναι διαφορετικής φύσεως από τον ηπειρωτικό) και από ένα κομμάτι του ανώτερου μανδύα που είναι «πέτρινο». Όλα αυτά τα στρώματα «επιπλέουν» στην ασθενόσφαιρα, ένα ιδιόμορφο πλαστικό στρώμα του άνω μανδύα. Όπως είδαμε τα διαμάντια σχηματίζονται σε μέσο βάθος 180 km, δηλαδή πολύ πιο χαμηλά από το όριο της Λιθόσφαιρας με την ασθενόσφαιρα.

Θέλω επίσης να καταρρίψω ένα μύθο που αφορά το διαμάντι κα πραγματικά νομίζω ότι το αδικεί. Όλοι έχουμε ακούσει, ότι τα διαμάντια είναι ψημένα κάρβουνα και ότι ο θησαυρός μπορεί να γίνει άνθρακας. Αυτό είναι κάτι που δεν ευσταθεί με βάση τους νόμους της φύσεως. Όπως είδαμε παραπάνω οι συνθήκες και ο χώρος γέννησης των διαμαντιών δεν έχουν καμία σχέση, όχι μόνο με την επιφάνεια της, αλλά ούτε και με τον στερεό φλοιό της, διότι δημιουργούνται σε βάθη που τα σώματα είναι ρευστά και πλαστικά. Τα κάρβουνα δεν σχηματίζονται καν μέσα στον στερεό φλοιό, αλλά μέσα στο χώμα, το επιφανειακότερο στρώμα του ηπειρωτικού φλοιού - καμία σχέση δηλαδή με τις συνθήκες που επικρατούν στον μανδύα. Οι περισσότεροι στηρίζουν την άποψη αυτή στο γεγονός ότι και τα δύο αυτά υλικά είναι άνθρακας. Πρόκειται για μεγάλο λάθος, διότι το μεν διαμάντι είναι πράγματι σκέτος άνθρακας, ο οποίος προέρχεται από τη θερμοχημική απελευθέρωση των ορυκτών του μανδύα. Αντίθετα τα κάρβουνα προέρχονται από την καύση οργανικής ύλης που δεν παράγει καθαρό άνθρακα. Το διαμάντι είναι κρυσταλλική ύλη, με αυστηρούς νόμους σύνδεσης των ατόμων του άνθρακα, ενώ στα κάρβουνα τα άτομα του άνθρακα, συνδέονται χαλαρά και άναρχα. Ο άνθρωπος με την τεχνογνωσία που έχει αποκτήσει, μπορεί να πάρει διαμάντι από οργανική ύλη, όμως αυτό γίνεται με διαδικασίες που δεν ακολουθούνται στη φύση. Επεμβαίνει δηλαδή φυσικοχημικά στην οργανική ύλη, απομονώνοντας τον άνθρακα από τα υπόλοιπα στοιχεία και υποβάλλοντας τον στη συνέχεια σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες. Αυτό είναι αδύνατον να συμβεί στη φύση. Πρέπει δηλαδή τα κάρβουνα να αυτοκαθαριστούν διατηρώντας μόνο τον καθαρό άνθρακα, και στη συνέχεια να αρχίσουν την κάθοδό τους προς το εσωτερικό της γης, ώστε να φτάσουν στον μανδύα και να κρυσταλλωθούν. Καταλαβαίνετε πως κάτι τέτοιο ανήκει μόνο στην επιστημονική φαντασία. Φυσικά δεν χρειάζεται καθόλου να συζητήσουμε την άλλη εκδοχή, το διαμάντι να μετατραπεί σε κάρβουνο. Δηλαδή ο πεντακάθαρος κρυσταλλικός άνθρακας να γίνει άμορφος και με απομεινάρια καύσεως οργανικής ύλης.

Το διαμάντι μπορεί βέβαια να μετατραπεί σε κάτι άλλο, που όμως είναι κι αυτό κρύσταλλος καθαρού άνθρακα, χαμηλότερης όμως συμμετρίας και αξίας. Αυτό είναι ο γραφίτης ένα άλλο ορυκτό του άνθρακα. Αυτό έγινε το 1813 σε πείραμα του Χάμφρι Ντέιβι, όπως είδαμε και νωρίτερα. Σε αυτό το πείραμα νομίζω ότι οφείλεται η δημιουργία αυτού του μύθου, διότι ο γραφίτης είναι φαιός και μαλακός, και όταν μετατρέπεται ο καθαρός και διαυγής κρύσταλλος σε αδιαφανή σκουρόχρωμο και μαλακό γραφίτη, σου δημιουργείται η εντύπωση ότι καταστρέφεται ο θησαυρός.