Rãnh Mariana: Áp Suất Khủng Khiếp, Nhưng Chưa Đủ Để Tạo Ra Kim Cương

Rãnh Mariana là điểm sâu nhất trên bề mặt Trái Đất, với độ sâu lên tới gần 11 km. Áp suất ở đáy rãnh là một con số không tưởng, vào khoảng 1.100 atm (atmosphere), tương đương 110 MegaPascal (MPa). Để dễ hình dung, áp suất này giống như có một chiếc máy bay Boeing 747 đè lên đầu ngón tay của bạn.
Tuy nhiên, dù khủng khiếp đến đâu, áp suất này vẫn chưa là gì so với những gì cần thiết để biến carbon thành kim cương.

Điều Kiện Cần Thiết Để Tạo Ra Kim Cương

Kim cương được hình thành khi các nguyên tử carbon bị ép lại với nhau dưới áp suất và nhiệt độ cực lớn, buộc chúng phải sắp xếp thành một cấu trúc tinh thể siêu cứng.

1. Trong Tự Nhiên

Kim cương tự nhiên không được hình thành dưới đáy đại dương. Chúng được tạo ra sâu bên trong lớp phủ của Trái Đất, ở độ sâu từ 150 đến 250 km. Tại đây, các điều kiện khắc nghiệt hơn nhiều so với Rãnh Mariana:

• Áp suất: Khoảng 5 GigaPascal (GPa), tức là 5.000 MPa. Con số này lớn hơn gấp 50 lần so với áp suất ở đáy Rãnh Mariana.
• Nhiệt độ: Từ 900 đến 1.400 độ C.

Ngược lại, nhiệt độ ở đáy Rãnh Mariana chỉ dao động trong khoảng 1 đến 4 độ C, gần như đóng băng.

2. Trong Phòng Thí Nghiệm

Con người đã tái tạo lại các điều kiện này để tạo ra kim cương nhân tạo thông qua hai phương pháp chính:

• Phương pháp Áp suất cao, Nhiệt độ cao (HPHT): Phương pháp này mô phỏng chính xác quá trình hình thành kim cương trong lòng đất, sử dụng áp suất trên 5.000 MPa và nhiệt độ khoảng 1.500°C.

• Phương pháp Lắng đọng hơi hóa học (CVD): Phương pháp này "nuôi" kim cương từng lớp nguyên tử. Nó đòi hỏi áp suất và nhiệt độ thấp hơn HPHT, nhưng cần một môi trường được kiểm soát cực kỳ cẩn thận: một buồng chân không, một mầm kim cương làm nền, các loại khí giàu carbon (như metan) và năng lượng (vi sóng) để ion hóa khí và lắng đọng các nguyên tử carbon lên mầm.

Rõ ràng, những điều kiện chuyên biệt và khắc nghiệt này—hoặc là áp suất và nhiệt độ khổng lồ, hoặc là một quy trình hóa học được kiểm soát chính xác—đều hoàn toàn không tồn tại trong môi trường lạnh giá và tối tăm của Rãnh Mariana.

Hình ảnh: cho thấy các máy HPHT tại nơi làm việc. Áp suất lớn cần thiết được tạo ra bởi 6 xi lanh thủy lực làm việc trên một khối lượng nhỏ ở trung tâm. Để mua được một máy HPHT, Bạn sẽ cần 150.000 Mỹ Kim dự phòng.

Kết Luận: Một Thế Giới Khắc Nghiệt Nhưng Không Phải Lò Luyện Kim Cương

Tóm lại, việc hình thành kim cương đòi hỏi một sự kết hợp đặc biệt của cả áp suất cực lớn và nhiệt độ cực cao. Rãnh Mariana chỉ đáp ứng được một phần của điều kiện áp suất, và còn thiếu rất xa so với yêu cầu, đồng thời lại có nhiệt độ quá thấp. Do đó, không thể có chuyện kim cương được tạo ra một cách tự nhiên dưới đáy biển sâu nhất hành tinh. Rãnh Mariana vẫn là một thế giới đầy bí ẩn với những sinh vật kỳ lạ và các hiện tượng địa chất độc đáo, nhưng nó không phải là một lò luyện kim cương của tự nhiên.