Tại sao kim cương có nhiều màu sắc khác nhau?

6 giờ trướcBài gốc

Về mặt hóa học, kim cương chỉ cấu thành từ một nguyên tố duy nhất: carbon. Dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt ở độ sâu hơn 160 km bên dưới bề mặt Trái Đất, các nguyên tử carbon bị nén chặt đến mức chúng kết nối với nhau trong một mạng tinh thể vô cùng bền vững.

Chỉ 1/10.000 viên kim cương có màu sắc "lạ" do tạp chất hoặc khác biệt về cấu trúc. (Nguồn: Live Science)

Đó chính là quá trình hình thành nên những viên kim cương thô đầu tiên – những tinh thể carbon hoàn hảo được "nung nấu" suốt hàng triệu năm.

Tuy nhiên, để tồn tại đến ngày nay, kim cương phải trải qua một hành trình đầy may rủi. Sau khi hình thành, chúng cần được đưa lên bề mặt thật nhanh, thường là nhờ vào các đợt phun trào núi lửa mạnh mẽ. Nếu không, chúng có thể tan chảy hoặc biến thành than chì – một dạng carbon phổ biến hơn, trong quá trình biến đổi địa chất kéo dài hàng triệu năm. Vì vậy, mỗi viên kim cương mà con người khai thác được là kết quả của một chuỗi sự kiện tự nhiên hiếm hoi.

Phần lớn kim cương đều không màu, hoặc chỉ có sắc vàng nhạt rất khó nhận ra, một số ít lại mang những màu sắc vô cùng rực rỡ. Theo các nhà nghiên cứu khoáng vật học, màu sắc này không đến từ sự tô điểm bên ngoài, mà là kết quả của các yếu tố vi mô trong chính cấu trúc tinh thể.

Một trong những nguyên nhân chính là sự có mặt của các tạp chất, tức là những nguyên tố khác ngoài carbon, vô tình "chen chân" vào mạng lưới nguyên tử trong quá trình hình thành.

Mặc dù cấu trúc kim cương rất chặt chẽ và khó dung nạp các nguyên tử lạ, nhưng vẫn có một số nguyên tố có thể len lỏi vào. Chẳng hạn, nitơ – nguyên tố "hàng xóm" của carbon trong bảng tuần hoàn, có thể khiến viên kim cương chuyển sang màu vàng hoặc cam. Trong khi đó, nguyên tố bo, với kích thước nguyên tử nhỏ, có thể tạo ra màu xanh lam, như trong viên kim cương Hope nổi tiếng thế giới.

Ngoài tạp chất, phóng xạ tự nhiên từ môi trường xung quanh cũng có thể tác động đến kim cương. Nếu một viên đá nằm gần những lớp đất chứa uranium, bức xạ phát ra có thể "đẩy văng" một số nguyên tử trong mạng tinh thể, tạo ra các lỗ trống nhỏ khiến viên kim cương chuyển sang màu xanh lục.

Một nguyên nhân thú vị khác là do biến dạng cấu trúc dưới áp lực mạnh trong lòng đất. Khi mạng tinh thể carbon bị uốn cong hoặc biến dạng, ánh sáng đi qua sẽ bị lệch và tạo ra hiệu ứng màu sắc. Đây là cách các viên kim cương hồng và đỏ được hình thành.

Nhưng không phải cứ có áp lực là thành màu hồng, mà phải đúng mức. Nếu quá nhẹ, viên kim cương vẫn không màu; nếu quá mạnh, nó sẽ chuyển sang màu nâu. Đó là lý do tại sao kim cương nâu khá phổ biến, còn kim cương hồng thì cực kỳ hiếm.

Chính vì cách hình thành đặc biệt này, kim cương hồng và đỏ không chỉ quý hiếm về mặt thị trường, mà còn rất có giá trị khoa học. Các nhà địa chất có thể phân tích những biến dạng trong cấu trúc tinh thể để lần ngược lại lịch sử địa chất nơi viên đá được hình thành. Ví dụ, nghiên cứu về kim cương hồng từ mỏ Argyle ở Tây Australia đã hé lộ rằng những viên đá này có niên đại khoảng 1,3 tỷ năm, được sinh ra trong quá trình siêu lục địa đầu tiên của Trái Đất tách rời.

Một trường hợp khác là viên kim cương Winston, có màu đỏ thẫm hiếm có, hiện đang được trưng bày tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Smithsonian (Mỹ). Dựa trên các đặc tính tinh thể, các chuyên gia nhận định rằng nó có thể bắt nguồn từ khu vực Venezuela hoặc Brazil, những nơi có điều kiện địa chất phù hợp để hình thành loại kim cương đặc biệt này.

Không dừng lại ở giá trị thẩm mỹ, những viên kim cương màu – đặc biệt là các loại hiếm như hồng và đỏ, còn được ví như "hộp đen" địa chất của Trái Đất. Chúng chứa đựng các manh mối về quá trình vận động bên trong hành tinh, về các chu kỳ carbon cổ xưa, về lịch sử địa chất chưa từng được viết lại trong bất kỳ cuốn sách nào.

Xuân Minh

Nguồn SK&ĐS : https://suckhoedoisong.vn/tai-sao-kim-cuong-co-nhieu-mau-sac-khac-nhau-169250806103811491.htm