‘เพชรนอกโลก’ สู่การผลิตเพชรในห้องแล็บโดยไม่ผ่านความร้อนครั้งแรกของโลก!

หลายคนได้ยินอาจสงสัย ‘เพชรนอกโลก’ จะมาช่วยไขปริศนาการสร้างเพชรในห้องแล็บได้อย่างไร แถมยังไม่ผ่านความร้อนด้วยนะ มันจะเป็นไปได้หรือ แต่มันก็เป็นไปได้แล้ว มีห้องปฏิบัติการแห่งหนึ่งเลียนแบบกระบวนการที่ก่อให้เกิดเพชรนอกโลกจนสำเร็จ และยังได้ผลเป็นเพชรหายากซะด้วย!

ตามธรรมชาติแล้ว ‘เพชร’ ใช้เวลาก่อตัวอยู่ลึกลงไปในเปลือกโลกเป็นเวลาหลายพันล้านปี ทั้งยังต้องการสภาพแวดล้อมที่มีความดันสูงเป็นพิเศษและอุณหภูมิสูงเกิน 1,000 ℃ การก่อตัวของเพชรที่แสนยากลำบากนี้ ทำให้มันมีความแข็งแกร่งเหนือวัสดุส่วนใหญ่ในโลก และเมื่อเจียระไนออกมาความงามของมันยังเป็นที่นิยมชมชอบ ส่งผลให้ติดอันดับที่สุดของอัญมณีเลอค่าเรื่อยมาตั้งแต่อดีต นำไปสู่การค้นคว้า ‘สังเคราะห์’ หรือ ‘ทำเลียนแบบ’ กระบวนการสร้างเพชรจริงขึ้นมาในห้องทดลอง แต่ก่อนจะรู้ว่ามันสร้างขึ้นมาได้อย่างไร เรามาทำความรู้จักกับ ‘เพชร’ กันสักหน่อย

กำเนิดของเพชร และรูปแบบอันหลากหลาย

องค์ประกอบทางเคมีของเพชรนั้น ที่จริงแล้วคือ ‘คาร์บอน’ แร่ธาตุที่หาได้ไม่ยากเลยในโลกใบนี้ แต่การที่คาร์บอนธรรมดาจะกลายเป็นเพชรได้นั้น ขึ้นอยู่กับรูปแบบการเกาะตัวกันของอะตอมคาร์บอน เมื่อรูปแบบการเกาะตัวกันเปลี่ยนแปลงไป ก็จะทำให้เกิดวัสดุที่แตกต่างกัน บางรูปแบบอาจก่อให้เกิดกราไฟท์สีดำที่มีลักษณะอ่อน สามารถนำไฟฟ้าได้ ในระดับกึ่งโลหะหรือเกือบเท่าโลหะ ขณะที่อีกรูปแบบกลับแตกต่างไป อาจทำให้เกิดเป็นเพชรเนื้อแข็งใส ที่เป็นเป็นฉนวนไฟฟ้าชั้นดี และนอกจากนี้ ยังมีวัสดุที่มีฐานเป็นคาร์บอนอื่น ๆ ที่มีรูปแบบการเกาะตัวเหมือนเพชรด้วย

เพชรดิบที่ยังไม่ผ่านการเจียระไน
Credit: Wikipedia

ในเพชรทั่ว ๆ ไป อะตอมจะถูกจัดเรียงในโครงสร้างผลึกลูกบาศก์ (Cubic crystalline structure) แต่มีการจัดเรียงอะตอมของคาร์บอนของเพชรชนิดหนึ่งที่แต่ออกไปในลักษณะโครงสร้างผลึกหกเหลี่ยม  (Hexagonal crystal structure) เรียกว่า Lonsdaleite ซึ่งตั้งชื่อตามนักผลึกศาสตร์ (Crystallographer) แคทลีน ลอนสเดล (Kathleen Lonsdale) ซึ่งศึกษาโครงสร้างของคาร์บอนโดยใช้รังสีเอกซ์

ความน่าสนใจของ Lonsdaleite คือมันถูกประเมินว่าแข็งกว่าเพชรทั่วไปถึง 58 เปอร์เซ็นต์ถือเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่มีความ ‘แข็ง’ ที่สุดในโลก

เราพบ Lonsdaleite ครั้งแรกในธรรมชาติที่บริเวณปากหลุมอุกกาบาตแคนยอน ไดอะโบล (Canyon Diablo meteorite crater) ในรัฐแอริโซนา หลังจากนั้น จึงมีการสังเคราะห์เพชรชนิดนี้ในห้องปฏิบัติการ โดยเลียนแบบกระบวนการเกิดของมัน ด้วยการใช้ความร้อนและการบีบอัดโดยใช้เครื่องอัดแรงดันสูงหรือการระเบิด แต่ก็สามารถผลิตเพชรสังเคราะห์นี้ได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น

นี่ไม่ใช่การสังเคราะห์เพชรครั้งแรก ตั้งแต่อดีตมีนักวิทยาศาสตร์มากมายพยายามสังเคราะห์เพชรขึ้นมา โดยการสังเคราะห์เพชรครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จและได้รับการบันทึกไว้ เกิดขึ้นในปี 1954 (พ. ศ. 2497) นับจากนั้น ก็มีการใช้กระบวนการที่เลียนแบบสภาพภายในเปลือกโลก และเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะเพื่อเร่งกระบวนการ ผลที่ได้คือ ‘เพชรสังเคราะห์’ ที่คล้ายกับเพชรที่พบในธรรมชาติ แต่มักมีขนาดเล็กกว่าและไม่สมบูรณ์แบบเท่า ซึ่งยังคงมีผลิตในปัจจุบัน เพื่อใช้งานในอุตสาหกรรม (เช่นเอาไปเคลือบหัวเจาะ หัวตัดต่างๆ เพราะเพชรแข็งมาก)

นอกจากการใช้แรงดันและอุณหภูมิสูงเหมือนสภาพในเปลือกโลกแล้ว ยังมีวิธีการอื่นในการผลิตเพชรคือ ผ่านกระบวนการทางเคมีและก๊าซ (Chemical-gas process) โดยต้องอาศัยสารตั้งต้นอย่างเพชรเม็ดเล็กเป็น ‘เมล็ดพันธุ์’ และต้องใช้อุณหภูมิประมาณ 800 ℃ กระบวนการนี้จะทำให้เพชรมีขนาดใหญ่ขึ้นอย่างช้า ๆ แต่ได้น้ำเพชรที่ค่อนข้างดี ไม่ค่อยมีตำหนิ

แล้ว ‘เพชรนอกโลก’ เข้ามาเกี่ยวข้องได้อย่างไร

ทั้งหมดทั้งมวลที่อธิบายมาคือกระบวนการเกิด ‘เพชรภายในโลก’ ทั้งสิ้น นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการ ‘เลียนแบบสภาวะ’ ที่ทำให้เกิดเพชรบนโลก และให้เกิดการสังเคราะห์เพชรขึ้นมาได้ ดังนั้น เมื่อมีการพบว่ามีแร่ธาตุสุดล้ำค่าอย่างเพชรมากับอุกกาบาตที่พุ่งชนผิวโลก หรือที่เราเรียกกันว่า ‘เพชรนอกโลก (Extraterrestrial diamonds)’ นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามเข้าใจว่า กระบวนการที่ทำให้เกิดเพชรจากนอกโลกนั้น มีที่มาอย่างไร และเราจะผลิตเพชรโดนเลียนแบบกระบวนดังกล่าว ได้เช่นเดียวกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในโลกได้หรือไม่

ภาพที่จัดทำขึ้นเพื่อแสดงให้เห็นเพชรที่ล่องลอยในอวกาศ อยู่ถัดจากดาวฤกษ์ที่ร้อนจัด
Credit: NASA/JPL-Caltech

(อ่านต่อหน้า 2คลิกด้านล่างเลย)

เราใช้คุกกี้เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้เว็บไซต์ของคุณ คุณสามารถศึกษารายละเอียดได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว และสามารถจัดการความเป็นส่วนตัวเองได้ของคุณได้เองโดยคลิกที่ ตั้งค่า

Privacy Preferences

คุณสามารถเลือกการตั้งค่าคุกกี้โดยเปิด/ปิด คุกกี้ในแต่ละประเภทได้ตามความต้องการ ยกเว้น คุกกี้ที่จำเป็น

อนุญาตทั้งหมด
Manage Consent Preferences
  • คุกกี้ที่จำเป็น
    Always Active

    ประเภทของคุกกี้มีความจำเป็นสำหรับการทำงานของเว็บไซต์ เพื่อให้คุณสามารถใช้ได้อย่างเป็นปกติ และเข้าชมเว็บไซต์ คุณไม่สามารถปิดการทำงานของคุกกี้นี้ในระบบเว็บไซต์ของเราได้

  • คุกกี้เพื่อการวิเคราะห์

    คุกกี้ประเภทนี้จะทำการเก็บข้อมูลการใช้งานเว็บไซต์ของคุณ เพื่อเป็นประโยชน์ในการวัดผล ปรับปรุง และพัฒนาประสบการณ์ที่ดีในการใช้งานเว็บไซต์ ถ้าหากท่านไม่ยินยอมให้เราใช้คุกกี้นี้ เราจะไม่สามารถวัดผล ปรังปรุงและพัฒนาเว็บไซต์ได้

บันทึก