チャールズ王のダイヤモンドが地球の深い秘密を明らかにする方法

Oct 04, 2023

パッケージは無地の段ボール箱で届きました。 ロンドン中心部の鉱山販売代理店であるS Neumann & Coに宛てられたもので、重さはわずか1ポンド（約500g）強だった。 しかし、これは普通の貨物ではありませんでした。

それは 1905 年 4 月のことであり、その 3 か月前、南アフリカのプレミア鉱山の地表管理者が地下 18 フィート (5.4 メートル) での定期検査を終えていたとき、頭上の荒れた壁に反射光が見えた。 彼はそれが悪ふざけで同僚によって打ち込まれた大きなガラス片だと思った。 念のため、彼のポケットナイフが出てきたのですが、少し掘った後…すぐにナイフが折れてしまいました。 最終的に、岩石の除去は成功し、ほぼ握りこぶしほどの大きさの、3,106.75カラットの巨大な石である正真正銘のダイヤモンドであることが明らかになりました。 それは巨大なだけでなく、異常に透明でした。

カリナンとして知られるようになったのは、これまでに発見された中で最大のダイヤモンドです。 それが磨かれ、さらにいくつかの扱いやすい石に分割されると、そこから得られる最大の結晶は、遠くの銀河の星の冷たい輝きのように輝くでしょう。 その結果、このダイヤモンド、カリナン I は、アフリカの偉大な星として知られることもあります。

しかし、カリナン ダイヤモンドはそのサイズと透明度で世界中で有名ですが、これらの特性は偶然ではありません。 それらは「Clippir」ダイヤモンドであり、これまでに発見された中で最も大きく最も鮮明な例の特別なカテゴリーに属します。 そして、彼らには目に見える以上のものがあります。 実際、これらの特別なダイヤモンドは地球深部から密航したものであり、誰にも見分けがつかないほど変化することなく、この異世界から出てきた唯一の物体です。 彼らはどのようにして地上に到達したのでしょうか? そして、彼らは私たちの惑星の内部について何を教えてくれるでしょうか？

発見されてからほぼ 120 年が経った今でも、オリジナルのメガ ダイヤモンドは忘れられていません。 現在、カリナンの子孫は英国クラウンジュエルの一部となっており、通常はロンドン塔に保管され、国家行事の際には持ち出されるが、チャールズ 3 世の戴冠式では目立つように展示されることになる。 流れるような金糸のローブを着た国王は、カリナンI世を収めたソブリンの笏と、次に大きな兄弟であるカリナンII世が埋め込まれた帝国王冠を使って戴冠することになる。

一方、カリナンIII、IV、Vを含むいくつかのあまり知られていないダイヤモンドも式典に登場します。 これらの宝石は故エリザベス2世女王の個人的な宝飾品コレクションの一部で、1911年から女王メアリーの王冠の修正バージョンに再設定されました。これは式典中に女王配偶者カミラの頭に置かれる予定です。

しかし、ダイヤモンドの原石が生まれ変わって歴史にその地位を占める前に、それを売却する必要があり、そのために最も有望な場所としてロンドンが選ばれました。 これは問題を引き起こしました。このような貴重な石を、盗まれることなく 7,926 マイル (12,755 km) も運ぶにはどうすればよいでしょうか?

ダイヤモンド産業がなければ、地質学者は地球の内部についてあまり知りません (クレジット: Getty Images)

最終的に、貴重な石はヨハネスブルグから普通書留郵便ではるばる送られ、費用はわずか 3 シリング、当時で約 75 米ドル (現在の約 11.79 ポンドまたは 13.79 米ドル) でした。 一方、ダイヤモンドのレプリカは蒸気船でロンドンまでの長い旅をしました。それは船長の金庫の中に目立つように置かれ、おとりとして警察の刑事によって守られていました。 驚いたことに、二人とも目的地に到着しました。 何年も売れなかったこのダイヤモンド、今回は本物のダイヤモンドが、トランスバール政府によって15万ポンド（2,000万ポンド、現在の2,250万米ドル）で購入され、エドワード7世に贈られました。

クリッピア ダイヤモンドは、その美しさにもかかわらず、実際には地球深部の破片であり、単なる宝石に見せかけた興味深い地質学的異常です。 これらの奇妙な宝石は、別の世界からのカプセルです。地表のはるか下にある、計り知れない圧力、渦巻く緑色の岩、とらえどころのない鉱物の神秘的な領域です。 世界中の科学者がこの地域の秘密を明らかにするために数十年にわたってダイヤモンドを研究してきました。そして興味深いことに、私たちが最も大切にしているダイヤモンドこそが、語るべき最も珍しいストーリーを持っているのです。 現在、カリナンのような最大の例は、地球の内部についての私たちの理解を変えています。

珍しい機会

2020年、アメリカ宝石学会（GIA）の顕微鏡の前に座ったエヴァン・スミスさんは、慎重にゴム手袋を指にはめ、装置のレンズを覗いた。 その下には、小さな国とほぼ同じ価値のある、クルミほどの大きさの、124 カラットの素晴らしい輝きを持つダイヤモンドがありました。

この地点に到達するまでに、スミスは虹彩スキャンと身元検査、続いて何重にも施錠されたドア、安全なエレベーター、謎の立ち入り禁止の廊下など、ほぼ軍事レベルのセキュリティをすでに乗り越えていました。 彼が仕事をしている間、ビデオカメラは常に部屋の様子を監視している警備員にストリーミングしていた。

インペリアル・ステート・クラウンには、カリナン II (アフリカの第二の星としても知られる) と悪名高いコ・イ・ヌールという 2 つの超深層ダイヤモンドと疑われるダイヤモンドが含まれています (クレジット: Alamy)

GIAの研究科学者であるスミス氏は、結晶がどのように形成され、どのような条件で形成されたのかを明らかにすることができる地球内部からの化学ヒッチハイカーであるインクルージョンについてダイヤモンドを検査していました。 しかし、高価値のダイヤモンドを扱うのは難しい仕事であり、通常、研究者が最大の標本を手に入れることは不可能です。 彼らは時々、潜在的な顧客を訪問するために世界中を飛び回りますが、残念ながら、決して科学者ではありません。

ブリティッシュコロンビア大学の鉱物探査教授マヤ・コピロバ氏は、ダイヤモンドのサンプルを入手するのは難しく、そうでなければ彼女が扱うダイヤモンドのほとんどは捨てられていただろうと語る。 「研究者は企業と良好な関係を築かなければなりません。企業は貴重なサンプルを決して提供しません」と彼女は言います。 「したがって、彼らは私たちに6mm（0.2インチ）以上のサイズのダイヤモンドを与えることは決してありません。」

それでも、ダイヤモンドの入手は複雑で費用がかかります。まず、コピロバさんはダイヤモンドが選別される厳重なセキュリティ施設を訪れ、研究したい標本を特定する必要があります。 買収が承認されると、次は書類手続きになります。すべてのダイヤモンドはキンバリー プロセス証明書とともに輸送される必要があります。これは、その出所を証明し、紛争や「血の」ダイヤモンドが市場に流通するのを防ぐのに役立ちます。

しかし、スミスの状況は異なります。 GIA では、彼は地球上で最大のダイヤモンド コレクションの 1 つ、つまり保険をかけたり販売したりするために価値を評価するためにそこに送られた何百万もの宝石にアクセスできます。 「珍しいものや珍しいものを見たいなら、ここは常にダイヤモンドが入荷しているので、ここが最適な場所です」とスミス氏は言います。 「数日ごとに、おそらく数時間、場合によっては 1 ～ 2 日ダイヤモンドを借りて研究できるかもしれません。」

数年前、これはまさにスミスが行ったことでした。 彼は国際的な科学者チームと協力して、カリナン ダイヤモンドと同じ鉱山から産出されたものを含む、入手可能な中で最も大きく、最も透明で、最も高価な 53 個を無造作に徴発し、顕微鏡で観察するために自分の研究室に持ち帰りました。

スミスが発見したものは革命的でした。 クリッピア ダイヤモンドのほぼ 4 分の 3 には、通常のダイヤモンドでは見られない、錆びを免れた金属の小さなポケット、または「インクルージョン」が含まれていましたが、残りの 15 個には、地球のマントル内でのみ形成されるガーネットの一種が含まれていました。溶けたコアの上の層。

これらのインクルージョンを総合すると、ダイヤモンドが地下 360 km (224 マイル) 以上、750 km (466 マイル) 以下の場所でしか形成されなかった可能性があるという化学的手がかりが得られます。 このゴルディロックスゾーンでは、上層部に豊富に存在する酸素にさらされなかった金属インクルージョンを説明できるほどの深さがあり、ガーネットの岩石が下部マントルの計り知れない圧力で分解されるほど深くはありません。 一方、通常のダイヤモンドは、地殻の下、わずか 150 ～ 200 km (93 ～ 124 マイル) の深さで生まれます。

2020年の研究で、GIAの研究開発担当副社長であるWuyi Wang氏と協力して、スミス氏は124カラットのダイヤモンドを分析し、ダイヤモンドが考えられる範囲のより深い端、つまり少なくとも660km（410マイル）下で形成されたことを発見しました。地球の表面。

超深層ダイヤモンドに含まれる炭素の一部は、古代の海洋生物に由来するものである可能性があり、それらは海洋プレートに埋もれ、その後マントルに流れ落ちたものであると考えられます (クレジット: Alamy)

深みから

「地質学的観点から見ると、ダイヤモンドは[一般的に]非常に奇妙な鉱物です」とスミス氏は言います。 たまたま、私たちの種がそれらを非常に魅力的に感じているため、私たちはそれらの探索に毎年数千万ドルを投資していますが、これは研究プロジェクトの予算をはるかに超えています。

そして、これらの努力は、戦争や植民地化から川のルート変更や希少な生息地の破壊に至るまで、多くの破壊をもたらしましたが、これらの輝く炭素の塊に対する私たちの熱意がなければ、「私たちはこの物語についてまったく知りませんでした。なぜなら、それらを回収して研究することは決してできないからです」とスミス氏は言う。

最も普通のダイヤモンドでさえ、岩石の中でも独特であり、他のダイヤモンドよりもはるかに深く形成されます。地球のさらに奥深くから現れたものは、地球の表面に他にありません。 「深さ600km（373マイル）から来た他の物質は地表には存在しません、絶対にありません」とコピロワ氏は言う。 私たちに届くマグマは約 400 km [249 マイル] 下層から来ますが、そのまま地表に到達するダイヤモンドとは異なり、これは溶けた岩石です。 「そのため、溶融の影響を受ける前の元の物質が何であったかについて、さらに不確実性が高まります」とコピロワ氏は付け加えた。

これまで販売されたり着用されたりしたダイヤモンドはすべて、実験室で成長したものを除いて、少なくとも 9 億 9,000 万年前のものであり、その時代に形成されたのは、奇妙なスパゲッティのような生命体、原始的な藻類が陸地に這い出し始めたばかりの頃です。 しかし、中には本当に古代のものもあり、最初に結晶化したのは少なくとも 32 億年前で、当時は地球全体が 1 つの大きな海、つまり目に見える陸地や大陸がまったくない渦巻く青い球体だった可能性があります。

ダイヤモンドが形成されると、それを表面に引き上げるには、思いがけない一連のプロセスが必要になります。 第一に、マントル内の超高温の岩石の自然な動きにより、おそらく核の端から上部マントルまで何千キロも伸びる巨大な「プルーム」の一部として、数億年かけて地表に近づいている。 。

そして、ダイヤモンドは適切なタイミングで適切な場所に存在し、マグマの中で吹き飛ばされなければなりません。 「それ（溶けた液体）は、さまざまな場所からこれらのダイヤモンドを拾い上げ、それらを混ぜ合わせたようなものです」とスミス氏は言います。 このダイヤモンドがちりばめられたマグマは、地球の地殻内で岩石に固まり、特にキンバーライトと呼ばれるものになりますが、数百万年後にそこで宝石が発見される可能性があります。

ダイヤモンドの大部分は小さく、地殻のすぐ下にある地球の上部マントルで産出されます (クレジット: Getty Images)

カリナン ダイヤモンドの原石はロンドンに無事到着すると、ジョセフ アッシャーにカットするために送られました。 報告によると、その岩は非常に巨大だったので、ハンマーの最初の強い一撃でさらにナイフによる負傷者が発生し（壊れてしまい）、彼は気を失ったという。 しかし、最終的にアッシャーはダイヤモンドを 9 つの主要な石に分割することに成功しました。そのうち最大の石は 530.20 カラット (重量の尺度) で、96 個の小さな石でした。 大きな石は英国クラウンジュエルや英国君主の個人コレクションの一部となりましたが、小さな破片は世界中のさまざまな顧客に販売されました。

1980 年代に地質学者は、一部のダイヤモンドが他のダイヤモンドとは異なって見えることに気づき始めました。ダイヤモンドには、通常のダイヤモンドよりも高い圧力で形成されたことを示唆する鉱物が含まれている場合があります (これについては後で詳しく説明します)。 「私たちは、実際に一部のダイヤモンドが他のダイヤモンドよりも深く形成されるのではないかと考え始めました」とスミス氏は言います。

同じ頃、彼らは不可解なパターンに気づきました。 タイプ I と呼ばれるほとんどのダイヤモンドには大量の窒素が含まれており、これが結晶構造に影響を与え、淡い黄色や茶色を帯びることがあります。 ただし、ダイヤモンドにはこの元素の痕跡がほとんど検出できない場合があります。 これらはタイプ II ダイヤモンドであり、非常に大きなダイヤモンドを除いて、この現象は非常にまれです。

「大きいというだけが他の動物と違うわけではありません」とスミス氏は言う。 「カリナンのような、これらの大きくて高品質の [タイプ II] ダイヤモンドを見ると、それらには何か奇妙な点があることが判明しました。そのため、本来なら非常に珍しいものであるはずのダイヤモンドが、このカテゴリーに分類される可能性が高くなります。これは長年の謎のようなものでした。」

最終的に科学者たちは、一部のダイヤモンドが「超深層」であることを発見し、それらが最も発見される可能性が最も高いいくつかの鉱山を特定しました。その中には、南アフリカのカリナン鉱山や、スミスの 124 カラットのダイヤモンドが埋蔵されている近くのレソト王国のレツェン鉱山も含まれます。標本が起源です。

現在、多くの超深層ダイヤモンドは南アフリカのカリナン鉱山と隣国レソトのレツェン鉱山から産出されています (クレジット: Getty Images)

しかし何十年もの間、地球深部で発見されたダイヤモンドのほとんどは小さく、特に価値がありませんでした。 大きくて高価なダイヤモンドを研究することは常に困難でした。ダイヤモンドがこのカテゴリーに当てはまるかどうかを確認する人は誰もいませんでした。 「私たちは、それらが宝石のような品質のものであるとはまったく考えていませんでした。私たちが超深層ダイヤモンドを身に着けたり、王冠や王笏などにそれらを入れることになるとは考えもしませんでした」とスミス氏は言います。

スミス氏の2020年の研究における最後の決め手となったのは、6年前に初めて発見されたばかりのとらえどころのない鉱物で、1879年に地球に衝突した45億年前の隕石の中で発見されたものだった。

この古代の地球外の岩石は、かつてははるかに大きな天体である小惑星の一部であり、壊滅的な衝突によって砕けたと考えられています。 この過程で、地球内で見られるのと同様の、驚くほど高い圧力にさらされました。

知られているように、テナム隕石は落下時に砕け、破片がオーストラリアのクイーンズランド州全域に飛散しました。その破片の多くは収集され、最終的には地質学者の未亡人によってロンドンの大英博物館に寄贈されました。 143 年が経ち、その破片は、特に地球の内部について私たちに何を教えてくれるかについて、広範囲に研究されてきました。

そして 2014 年、科学者たちはこれらの異質な岩石の 1 つに鉱物ブリッジマナイトを垣間見ました。 これは地球上で最も豊富な物質ですが、地球の溶融核の上の層である下部マントルに見られる高圧でのみ存在できます。 多くの高圧鉱物と同様に、この鉱物は地表に到達すると砕けますが、これが初めて観察されました。

驚くべきことに、スミスが研究した124カラットの宝石には、まさにこの鉱物が含まれていましたが、その壊れた形では、たとえダイヤモンドの内部であっても、通常は上昇に耐えることができません。 これは、この輝く岩石が下部マントル内で、海面の少なくとも24万倍の圧力で形成されたことを示唆している。 これは、海の最深部であるマリアナ海溝の圧搾圧力の 240 倍です。

しかし、なぜこれらすべてが超深層ダイヤモンドにこれほどの違いをもたらすのでしょうか? そして、彼らは彼らが作った隠された世界について私たちに何を教えてくれるでしょうか？

カリナンのダイヤモンドは非常に大きかったため、最初に割ろうとした際にカッターナイフが折れてしまったと噂されている (クレジット: Getty Images)

古代の炭素

スミス氏によると、世界最大かつ最も価値のあるダイヤモンドの異常な性質は、すべてその形成方法にかかっています。

通常のダイヤモンドの起源でさえまだ謎に包まれていますが、生命の始まりは液体であると考えられています。おそらく、沈む海洋プレートとともに地下深くに閉じ込められた古代の海水です。 どういうわけか、おそらく温度や圧力の急激な変化により、このミネラル豊富な水は、その中に溶けている炭素を拒否して沈殿させます。そして、地殻の下の巨大な圧力の下で、炭素はダイヤモンドに結晶化します。

しかし、カリナンのような超深層ダイヤモンドは異なります。 これらは水の中で生命を始めるのではなく、地球の内部のはるか奥深くで液体金属の中に溶解した炭素として生命を始めます。 「それは、硫黄と炭素が溶けた溶けた鉄ニッケル合金のようなものです」とスミス氏は言います。 「つまり、これはまったく異なる種類の流体ですが、それでも炭素流体です。化学変化や温度変化が起こると、炭素が結晶化します。」 この場合、最初の流体に含まれる窒素の量が少なくなるため、最終的にはこの元素がほとんど含まれず、その結果、より透明になります。

長い歴史の中で衝突を経験した隕石は、地球深部の状況を知る重要な手がかりを提供する可能性がある (クレジット: Getty Images)

つまり、Clippir ダイヤモンドは、何らかの理由で驚くべきプロポーションに成長した単なる通常のダイヤモンドではなく、根本的に異なります。 実際、その比類のないサイズと透明度は、その珍しい形成方法の直接の結果です。 そして、その発見以来、超深層ダイヤモンドは地球上で最も厳重に守られている秘密の一部を明らかにしました。

王冠の宝石の多くはイギリスの植民地だった国々から来ています。 この遺産の結果、カリナン ダイヤモンドは南アフリカで依然として物議を醸しており、最近では返還を求める声が上がっています。 これとは別に、いくつかの国は、現在エリザベス女王の王冠に設置されているコ・イ・ヌールの返還を求めている。 このダイヤモンドも極深部で産出され、千年前までインドで採掘されていたと考えられていますが、その初期の歴史は失われています。 19 世紀半ばにパンジャーブ地方がイギリスに併合されたときにビクトリア女王が取得するまで、南アジアの何世代にもわたる支配者の手に渡りました。 コ・イ・ヌールはチャールズ3世とカミラ王妃の戴冠式には姿を現さない。

「彼ら（超深層ダイヤモンド）が私たちに知らせてくれる最大のことは、海洋構造プレートが地球に沈み込む沈み込みのプロセスだと思います」とスミス氏は言う。

これは、私たち全員が学校の授業で習う現象です。地球は 7 つのプレートに分かれており、これらのプレートが表面に「浮遊」し、プレート同士が擦れ合うと地震が発生し、プレートが離れたり離れたりすると火山が発生します。近い。 重要なことは、新しいプレートが常に形成されている一方で、ゆっくりと地殻の下に滑り落ち、二度と見られなくなるプレートもあるということです。

しかし科学者らは、これらの消滅し沈み込むプレート（通常はより重い海洋プレートである）が最終的には下部マントルに漂流するのではないかと長年疑ってきたが、これは確認されていない。 「火山に行って、『ああ、このマグマは地球から出てきたんだ』と言うことができます。あるいは、広がる海洋の中心に行って、新しい地殻が形成されているのを見ることもできます…しかし、その逆をして次のように言うのは非常に困難です。地球に何が起こっているの？」 とスミスさんは言います。

超深層ダイヤモンドは重要な手がかりを提供してくれる可能性がある。驚くべきことに、これらの消滅したプレートがダイヤモンドの材料である可能性があるからである。 「つまり、本質的に下部マントルに運ばれた海洋地殻の一部であるように見えるダイヤモンドを我々は見てきました」とスミス氏は言う。 「これらのダイヤモンドは、このプロセスが物理的に真実であることを物理的に教えてくれます。」

超深層ダイヤモンドは、地球の内部に行き着く海洋プレートに何が起こるかを確認するだけでなく、下部マントルで発見される可能性のある種類の物質についても教えてくれます。 まず、炭素がなければダイヤモンドは存在しません。 しかし、2021年にブラジルのフイナで希少な超深層ダイヤモンドが発見され、水の「海」全体が存在する可能性があることが示唆された。

ダイヤモンドには、上部マントルの大部分を占める緑色の鉱物であるカンラン石の高圧形態である、鮮やかな青い鉱物である含水リングウッダイトのポケットが含まれています。 顕微鏡で見ると、藍ガラスの小さな破片のように見えますが、このタイプには約 2.5% の水分が含まれています。

世界最大のダイヤモンドは、非常に透明度が高い傾向があります (クレジット: Alamy)

科学者たちは長年にわたり、地球の表面にある川、氷床、湖、海洋などの水はすべて最終的にはマントルから来ていると信じてきました。 しかし、特にカンラン石は水をうまく貯蔵できないため、正確にどこに貯蔵できるかについては議論の余地がある。 しかし、水で飽和したリングウッダイトの発見は、それがより低い場所、つまり多くの超深層ダイヤモンドが形成されるのと同じ領域に保管されていることを示唆しています。

科学者がダイヤモンドについて学べば学ぶほど、超深層ダイヤモンドは単に金銭面で並外れた価値があるだけではないことが明らかになります。ダイヤモンドがなければ、地球内部のプロセスの多くは見えないままになっていたでしょう。

「顕微鏡で何かを精査しようとしているとき、確かに驚きの要素はありますが、同時に、自分が扱っている物体には何百万ドルもの価値があるという考えも頭の片隅にあります」とスミス氏は言います。 「そして、私は何度か衝撃を受けました。つまり、これらのことのいくつかを見て、こう考えたのです、『ああ、これは非常に魅力的な科学なので、これを解明したり、より詳細に研究できたら素晴らしいのではないか』 「サンプル」…でも、とても貴重な宝石なのでそれはできません。奇妙な二重性があるのです。」

ダイヤモンドを砕くことは一般に眉をひそめられるため、スミス氏は、それほど破壊的ではないものの、それほど過激ではないが、ダイヤモンドを原石のままにしておくという代替案を切望せずにはいられません。 地球から出てきたときの岩石はゴツゴツしていて粗く、切断され磨かれた後に得られる輝きはまったくありません。しかし、目に見える表面は地下での冒険の歴史のように見えます。

「ダイヤモンドはマグマによって化学的にエッチングされる可能性があり、最終的にこれらの非常に珍しい形や複雑な特徴ができあがります…何百万年にもわたってこれらすべてのさまざまな力によって彫刻された自然の表面です。それはユニークであり、私は多くのことを目にしますその中にある美しさ。」

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*この記事は2022年9月23日に更新されました。2023年2月14日と5月4日にさらに更新され、チャールズ3世と王妃の戴冠式でどの王冠が使用されるかについての詳細が含まれています。

*Zaria Gorvett は BBC Future の上級ジャーナリストであり、@ZariaGorvett でツイートしています。

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