O que difere o grafite da sua lapiseira de um diamante? Parte I

Existem várias respostas a esta pergunta: no âmbito científico, econômico, social, tecnológico, entre outros.

Esta matéria será dividida em duas partes e, nesta primeira, vamos focar no lado científico. Então vamos lá!

O diamante é o elemento de ocorrência natural com a maior dureza dentre todos os materiais conhecidos. Em outras palavras, nada produzido pela “Mãe Natureza” consegue sequer riscar um diamante a não ser, outro diamante.

Mas como eles se formam? Bem, aqui que as coisas começam a ficar realmente interessantes.

Condições ideais de duas grandezas físicas são fundamentais para o “nascimento” de um diamante e são elas: Temperatura e Pressão. Precisamente, é necessário intervalos entre 950-1400°C e 45-60 kilobares para que isto ocorra.

Para o leitor ter uma ideia, com 50 kilobares você encheria cerca de 24.173 pneus de carro ou teria uma pressão próxima a 509.859 toneladas por metro quadrado! Isto seria o equivalente a amassar e empilhar 2.786 boeings 747 (claro, isto se fosse possível tornar um boeing 747 em um quadrado de duas dimensões com lados 1 x 1 metro!).

Fora estas condições "básicas", precisamos de um único ingrediente: o Carbono.

Mas em que lugar da Terra podemos reunir estas condições? Observe a figura abaixo:

Figura 1: Subdivisão da Terra em suas principais camadas. Fonte: http://www.astromia.com/solar/fotos/estructierra.jpg

Como visto na figura acima, a Terra pode ser dividida em quatro grandes domínios: Núcleo Interno, Núcleo Externo, Manto (inferior e superior) e Crosta.

Nota: Esta é uma maneira didática e simplista para o objetivo desta matéria, haja visto que a Terra possui outras subdivisões (inclusive, outra foi descoberta por pesquisadores recentemente).

Mas e os diamantes? Bem, atualmente, cientistas acreditam que haja quatro maneiras pelas quais os diamantes podem ser gerados (Figura 2).

Figura 2: Figura ilustrando as quatro hipóteses mais aceitas de como se formam os diamantes. Fonte: http://geology.com/articles/diamonds-from-coal/

Vamos a uma breve explanação sobre cada um destas quatro hipóteses:

1-) Diamantes formados no Manto

Acredita-se que a maior parte dos diamantes comerciais (se não todos) são gerados no Manto, que possui uma zona de estabilidade com as características necessárias para a formação dos diamantes. Isto ocorre em uma profundidade de ±150 km (pontos amarelos na Figura 2).

E como eles chegam à superfície? Embaixo há duas explicações: a primeira um pouco mais técnica e a segunda uma breve analogia.

a-) Bem, de forma resumida há experimentos laboratoriais que indicam que as diferenças de temperatura entre manto inferior e superior, somados a subducção de placas tectônicas (quando uma placa mais densa colide com outra menos densa e afunda sob esta), representam o gatilho necessário ao movimento de convecção (movimento ascendente ou descendente de matéria em um fluido). Este movimento, por sua vez, faz com que plumas mantélicas (ascensão de magma da base do manto inferior e/ou superior em direção à superfície) ascendam em direção à superfície terrestre (Figura 3).

Figura 3: Representação gráfica de um modelo de convecção. Fonte: https://kaiserscience.wordpress.com/earth-science/earths-layered-structure/mantle-convection/

Esta pluma, de formato cilíndrico, passa pela Zona de Estabilidade (Figura 2), na qual os diamantes se encontram (ou não) e os capta conduzindo-os até a crosta. Contudo, isto precisa ocorrer de forma rápida (no Tempo Geológico) para que os diamantes não se desestabilizem e voltem a ser, novamente, “apenas” átomos de carbono.

Ficou confuso? Então, com a mente aberta, vamos a uma explicação mais simples.

b-) Imagine um elevador feito de magma. Ele sai dos andares profundos da Terra e quando passa no andar onde os diamantes se encontram, ou não, esses adentram no elevador e pegam “carona” até o telhado (superfície). Mas esse elevador tem que ser bem rápido, senão os diamantes chegam como átomos de carbono na superfície.

Veja como uma mina de diamantes se parece na crosta terrestre (Figura 4).

Figura 4: Situado em Мирный ou Mirny, na Sibéria Central (Rússia). Possui cerca de 525 metros de profundidade e 1,25km de diâmetro. Fonte: http://photos.wikimapia.org/p/00/01/54/26/57_big.jpg

Agora que deu para entender vamos a segunda hipótese.

2-) Diamantes formados em Zona de Subducção

Pequenos diamantes foram encontrados em rochas que passaram por processos de subducção e retornaram à superfície. Este tipo de diamante pode ser originado em baixas profundidades (±80 km) com temperaturas de “apenas” 200°C (Figura 2). Em um estudo realizado com diamantes brasileiros, pesquisadores encontraram inclusões em minerais, consistentes com a mineralogia típica de crosta oceânica, o que reforça esta hipótese.

3-) Diamantes formados em Crateras de Impacto

Observe a Lua Cheia, de preferência com uma luneta. Pronto? Pergunto: Qual a primeira coisa que salta aos olhos? Vários buracos circulares, não? Pois bem, lhes apresento a “Cratera de Impacto” (Figura 5).

Figura 5: Localizado a 69 km no deserto do estado do Arizona (EUA), a cratera "Barringer" foi causada pelo impacto de um meteorito. O impacto causou um levantamento de 45 metros nas bordas da cratera e possui 1.200 metros de diâmetro e 170 metros de profundidade. Fonte: http://twistedsifter.com/2012/04/barringer-meteor-crater-arizona-usa/

Esta feição é formada quando um asteróide, meteorito ou outro corpo celeste, que resista ao desgate junto a nossa atmosfera, colide com a Terra. A pressão e temperatura enormes propiciam o ambiente necessário a formação de diamantes e, isto é reforçado pela ocorrência de pequenos exemplares de diamantes em torno de crateras de impacto mundo afora.

4-) Diamantes formados no Espaço

Pesquisadores da NASA detectaram uma grande quantidade de nanodiamantes em alguns meteoritos. Cerca de 3% do carbono encontrado nestes meteoritos é proveniente dos nanodiamantes. Contudo, estes exemplares são muito pequenos para confecção de gemas ou abrasivos industriais.

Na segunda parte desta matéria iremos abordar fatos e curiosidades que fogem ao escopo científico, mas que são de suma importância para entender melhor as causas, que levaram e levam a nossa sociedade a demonstrar um desejo de obter este mineral tão raro na natureza!

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VEMOS VOCÊS NA PRÓXIMA MATÉRIA !

Texto revisado por Flávia Callefo

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