你的钻戒或许能解释地球生命的起源

1958 年，史密森学会收到一封邮寄的普通纸质包裹。唯一能让人知道里面内容的就是棕色纸箱上的保险单，保险金额为 100 万美元。盒子里装着一颗世界上已知的最大蓝钻。

在抵达博物馆之前，希望之钻在伦敦珠宝市场的低谷中流传，经历了玛丽·安托瓦内特的斩首和法国大革命对王室珠宝的洗劫。但在它被开采、切割、镶嵌或投保的十亿年前，它的真正起源很可能始于印度戈尔康达地下一百英里的地方。

“钻石”一词源于希腊语“adamas”，意为“无敌”。钻石是我们所知的最坚硬的矿物，只有其他钻石才能划伤它，这就是为什么它们现在被用于制造武器。（钻石在第二次世界大战中非常有用，以至于美国将切断希特勒的工业钻石供应作为一项主要战争目标。）钻石的分子结构使它如此坚硬：钻石由相互连接的碳原子组成。每个原子与其他四个原子共享电子，形成一个非常坚固的五面晶格结构。仅一克拉钻石就含有数十亿个这样的相互连接的原子。

但只有在地球表面以下数百英里的高压和高温下，碳才会形成这种特殊的晶体结构。碳可以采取许多其他形式，事实上，它是地球上最丰富的元素之一，是所有已知生命的化学基础。我们听到了很多关于碳与气候变化联系的说法：例如，用于能源和运输的化石燃料燃烧会排放二氧化碳，这占美国所有温室气体排放量的 83% 左右。但碳在另一个循环中起着至关重要的作用，即深层碳。虽然深层碳循环可能在生命起源中发挥了至关重要的作用，但直到最近我们对碳在地核附近的反应方式，甚至对地下储存的碳量都知之甚少。这些问题的答案可能会提供有关地球生命极限和范围的新信息。

“钻石中有内含物，这为我们了解地球深处发生的情况提供了线索。”

这就是深碳观测站 (DCO) 于 2009 年成立的原因。DCO 是一项为期 10 年的国际计划，旨在让来自多个专业领域的科学家专注于深碳研究。约翰霍普金斯大学的地球化学家、参与 DCI 的科学家之一 Dimitri Sverjensky 表示：“深层地球碳循环是一个一直被忽视的研究领域，直到五年前深碳观测站成立。这些研究还将帮助我们将感兴趣的浅层碳循环与当前的全球变化联系起来。”

Sverjensky 最近计算了地球表面深处的流体中碳的含量和类型。他在《自然地球科学》杂志上发表的一篇文章中报告说，即使在 50 到 100 英里深处，流体中也存在各种类型的有机碳。这些流体可能以小植物和贝壳的形式通过板块构造（地壳运动）从地表输送到上地幔。

这是个大新闻，因为直到现在，科学家们还不知道在如此深的地下液体中可以动员多少碳。我们对水在如此深的地下会发生什么情况仍然知之甚少——尽管钻石在这里也可能大有用处。

“我们不知道生命的基石是如何起源的，是来自外太空还是地球本身，”Sverjensky 告诉《大众科学》。 “钻石对这类研究很有帮助，因为它们含有内含物，这为我们提供了有关地球深处发生的事情的线索。”这些宝石提供了有关含碳流体如何流动的信息，“这正是地球适宜居住的原因。所以你可以公平地说，了解这一点至关重要。”

Sverjensky 的新模型推动了科学朝着这个方向发展。“几十年来，以前的模型都把深度限制在 9 英里左右。超过这个深度，我们就无法预测水会如何与岩石相互作用，”他说。“这个模型让我们能够预测 111 英里深的深度，这让我们进入了我们怀疑存在强烈化学相互作用的区域。乙酸盐和丙酸盐等有机物质——我们几十年来都知道它们存在于浅层——以及甲烷和二氧化碳可能在高压下处于平衡状态。这有助于我们了解碳是如何在如此深的水中携带的。它还表明，生命的化学基础比我们之前想象的要深得多。”这个想法影响深远：如果我们能了解地球上的生命是如何开始的，甚至生命的早期阶段是什么样子，我们也将更好地了解使行星宜居的因素。