Wo und wie können wir Diamanten außerhalb der Erde, aber innerhalb unseres Sonnensystems abbauen?

Bearbeitet, um einen Grund anzugeben, warum synthetische Diamanten stattdessen nicht funktionieren würden.

In ferner Zukunft sind alle Diamanten verschwunden.

Während synthetische Diamanten eine hervorragende Lösung für die Technologie sind – wie @ChrisJohns angemerkt hat, eignen sich synthetische Diamanten manchmal am besten zum Verarbeiten, Schneiden usw. –, hat die Schmuckindustrie sie jedoch abgelehnt.
Die natürlichen Minen sind versiegt, und die Labors werden den Bedarf nach mehr nicht decken.

Wo in unserem Sonnensystem können wir mehr natürliche Diamanten finden und beschaffen?

Gehen Sie von folgendem aus:

  • Knappheit: Die Erde hat im Grunde keine zugänglichen Diamanten mehr, und wir können nicht tiefer graben als bisher.
  • Preis: Natürliche Diamanten sind aufgrund ihrer Knappheit so teuer, dass der interplanetare Bergbau zu diesem Zeitpunkt eine praktikable Option darstellt, um mehr zu erwerben.
  • Notwendigkeit: Ein Ersatzmaterial wird nicht akzeptiert.
  • Natürlich vorkommend: Synthetische Diamanten wurden erneut von der Schmuckindustrie abgelehnt: Die Menschen werden sich nicht besonders fühlen, wenn ihr Schmuck am Fließband hergestellt wurde. Auch wenn das nicht plausibel ist, obwohl es das sein sollte, sei mir recht. Antworte so, als ob ich Recht hätte, es sollte keinen Einfluss darauf haben, wo natürliche Diamanten abgebaut werden können.

Antwortkriterien:

  • Fülle: Die beste Antwort beschreibt einen Ort mit einer großen Menge an Diamanten (oder vielleicht Material, das in Diamanten umgewandelt werden kann), die in mindestens zwanzig Jahren ständiger Nutzung nicht zur Neige gehen
  • Methode: Wenn Sie sagen „ Mine von Uranus, weil es Diamantenregen gibt “, müssen Sie eine plausible Erklärung dafür geben, wie wir Diamanten bei diesen Drücken schneiden und dann in die Umlaufbahn schicken können. Ja, es ist die Zukunft, aber Realismus gilt im Allgemeinen immer noch.
  • Spezifischer Standort: Die beste Antwort lautet nicht „ Mars hat Vulkane und Vulkane haben Diamanten “, sondern „Geh zu diesem Vulkan und grabe so tief“ .
  • Am wirtschaftlichsten: Während interplanetarer Bergbau in Ordnung ist und die Reisekosten kein großes Problem darstellen, wird eine Antwort, die Minen auf dem Mond beschreibt, wahrscheinlich Vorrang vor Minen auf Zwergplaneten haben. Geld wird ausgegeben, aber weniger ist am besten.
Verglichen mit der Komplexität, eine interplanetare Versorgungsleitung für etwas mit einer Dichte von 3,51 g/cm3 einzurichten, wäre die Herstellung von Diamanten durch chemische Gasphasenabscheidung immens billiger und weit weniger riskant.
Produzieren Sie sie einfach, das ist im Moment kein Problem.
"Material, das sich in Diamanten verwandelt" ist einfach Kohle. Es ist in Mengen von Millionen Tonnen zu sehr niedrigen Kosten erhältlich, viel billiger als die Beschaffung von Kohlenstoff aus irgendeiner Quelle außerhalb des Planeten. Wenn Sie den Diamantenabbau im Sonnensystem für Plotzwecke wünschen, entfernen Sie die Tags „wissenschaftsbasiert“ und „Wirtschaft“, und Sie erhalten viel aufregendere Antworten.
Für eine solche Verwendung werden Sie reine Kristalle züchten und sie dotieren. Natürliche Felsen sind überhaupt nicht nützlich.
Antwort von @ScottDowney entsprechend bearbeitet
@MolbOrg-Antwort entsprechend bearbeitet
Denken Sie ruhig an Saturn und Jupiter: bbc.com/news/science-environment-24477667
Ich bin mir nicht sicher, ob Sie sagen können, dass die Schmuckindustrie synthetische Diamanten abgelehnt hat. Sie KÖNNEN sagen, dass sich die Teile der Schmuckindustrie, die mit natürlichen Diamanten riesige Geldberge verdienen, durch einen potenziellen Einkommensverlust durch synthetische Diamanten bedroht fühlen: bbc.co.uk/news/business-34580502
Und die Menschen sind ziemlich glücklich mit synthetischem Hämatit (Hämatin), rekonstituiertem Türkis, synthetischem Bergkristall (Swarovski-Bleiglaskristall) und vollständig erfundenen Edelsteinen wie Goldstein. Aber natürliche Diamanten haben vielleicht ein „Designer-Label“ für die sehr Reichen, wenn das zu Ihrer Umgebung passt.
Und wenn Sie dies für den Schmuckhandel betrachten, müssen Sie auch die Erschwinglichkeit berücksichtigen; Sie könnten mit einem relativ niedrigen Preismultiplikator davonkommen – die Leute könnten sich einfach für kleinere Steine ​​entscheiden – aber wenn Sie mit Preisen rechnen, die um das Hundert- oder Tausendfache steigen, dann werden Kunststoffe das Einzige sein, was sich die meisten Verbraucher leisten können.
TBH, es ist wahrscheinlich billiger, einen Prozess zur Herstellung künstlicher Diamanten durchzuführen, die wirklich nicht von echten zu unterscheiden sind, und zu behaupten, sie stammen aus dem Asteroidengürtel oder so. Richten Sie dort eine Raumstation ein, die andere legitime Geschäfte macht (Metalle abbauen, die schwerer aus einem Gravitationsschacht heraufzubefördern sind) und behaupten Sie einfach, Sie hätten auch Diamanten gefunden.
@MarshallTigerus siehe den letzten Aufzählungspunkt unter "Annahme des Folgenden" - wenn man den Kontext ignoriert, bleibt die Frage "Wo können wir Diamanten zum niedrigsten Preis finden" bestehen.

Antworten (3)

Diamant ist der thermodynamisch bevorzugte Zustand von Kohlenstoff unter Bedingungen (Druck und Temperatur) im Erdmantel. An der Oberfläche sind sie theoretisch thermodynamisch instabil, obwohl sie in der Praxis unter alltäglichen Bedingungen nicht mit irgendeiner Art von Schnelligkeit* zerfallen. (* Damit meine ich "Lebenszeit des Universums".)

Daher muss die Diamantquelle immer tief unter der Oberfläche eines Planeten liegen. Der Diamant muss aus stabilen Bedingungen an die Oberfläche oder oberflächennahe Umgebung transportiert und dann schnell genug abgekühlt werden, damit er in seiner neuen Umgebung nicht in den bevorzugten Zustand (dh Graphit) übergeht.

Kimberlitpfeifen sind die klassische Quelle für Diamanten (nicht dass jede Kimberlitpfeife Diamanten enthält). Wenn die magmatischen Ablagerungen verwittert sind, kann der Diamant (der natürlich strapazierfähig ist) beispielsweise durch Wasser weggetragen werden und in Sedimentablagerungen enden. Obwohl auf der Erde die überwiegende Mehrheit in Seifenablagerungen gefunden wird, sind diese Seifenablagerungen nicht die ultimative Quelle, und wir müssen dem Kimberlit folgen. (Siehe The Geology of Ore Deposits von JM Guilbert & CF Park, Jr., S. 347, 1987.)

Da für jeden anderen festen Körper im Sonnensystem eine geringere Schwerkraft gilt, steigt der Druck mit der Tiefe weniger schnell an als auf der Erde. Dies stellt ein einzigartiges Problem dar (wie im oben verlinkten Wiki-Artikel) angesichts der extremen Tiefe, aus der das Kimberlit-Quellenmagma kam.

Angesichts all der oben genannten:

  • Ich gehe davon aus, dass Diamanten auf Planeten, die viel kleiner als die Erde und die Venus sind, seltener sind, obwohl sie wahrscheinlich noch existieren.
  • Ich gehe davon aus, dass Diamant auf der Oberfläche der Venus stabil ist, da er in dieser anoxischen Umgebung höheren Temperaturen standhalten kann und der Druck tatsächlich hilft.
  • Die Windgeschwindigkeit auf der Oberfläche der Venus beträgt nur ~1 m/s (siehe Planetary Sciences, 2. Aufl. von I. de Pater & JJ Lissauer, S. 116, 2010). Die Dichte ist natürlich höher als auf der Erde, tatsächlich ist die Atmosphäre dort eine überkritische Flüssigkeit, und es gibt keine frei fließenden Flüssigkeiten wie den Regen, den wir auf der Erde haben. Ich gehe also davon aus, dass sich noch viele Diamanten in oder in der Nähe ihrer Kimberlitpfeifen befinden, sofern vorhanden.
  • Ich bin der Meinung, dass wir einfach nicht genug über die Geologie der Venus wissen, um festzustellen, ob es diamanthaltige Ablagerungen von Kimberlit oder einem analogen Gestein geben wird. Angesichts dessen, wie häufig Vulkane auf der Venus sind , ist meine beste Vermutung, dass sie deutlich häufiger sind als auf der Erde.
  • Auf dem Mars kann es jedoch zu alluvialen Seifenablagerungen kommen, die bei flüssigem Wasser auf dem Planeten entstanden sind, die durch Verwitterung von Kimberlit gespeist wurden und daher wie auf der Erde leicht zu gewinnen sind. Ich erwarte nicht, dass sie leicht zu finden sind.

Venus gewinnt meiner Meinung nach, wenn Sie bereit sind, signifikante technologische Verbesserungen zu akzeptieren. Ich weiß nicht genug über die Geographie des Planeten, um bestimmte Vulkane zu nennen, aber angesichts ihrer schieren Anzahl sollte es nur darum gehen, diejenigen zu erkunden, die Kimberlit-Rohren am ähnlichsten sind.

Ohne die verschiedenen Halbleiter mit großer Bandlücke, effizienten Kernreaktoren usw., die für den Roboterabbau im industriellen Maßstab auf der Venusoberfläche erforderlich sind, würde ich jedoch nach Platzhaltern auf dem Mars suchen.

Tatsächlich sind synthetische Diamanten bereits weit verbreitet, insbesondere für industrielle Anwendungen, und sie sind billiger als abgebaute. Laut diesem Artikel sind 97 % des Industriediamanten synthetisch.

Derzeit besteht der einzige wirkliche Unterschied darin, dass es schwierig ist, die Art von großen Steinen herzustellen, die für Schmuck usw. benötigt werden, aber selbst dann entstehen viele Kosten eher durch das Schneiden und Verarbeiten als durch echte Knappheit.

Denken Sie daran, dass dies eine etwas andere Situation ist als etwas wie Gold, das sowohl industriellen Wert als auch ästhetische Attraktivität hat, da die Attraktivität eines Edelsteindiamanten von seiner Größe und Qualität abhängt und Sie nicht einfach eine Handvoll Industriediamanten einschmelzen können, um einen großen zu machen Juwel.

Es ist auch wahrscheinlich, dass, obwohl Diamant Eigenschaften hat, die für Prozessoren usw. nützlich wären, diese Art von Anwendungen Dünnfilme erfordern würden, die viel besser durch industrielle Prozesse wie Dampfabscheidung hergestellt werden würden. Vielmehr ist es viel plausibler, dass solche Technologien nur mit synthetischem Diamant möglich sind.

Bedenken Sie auch, dass die Silikonchips nicht wegen der Knappheit der Rohstoffe, sondern wegen der technischen Raffinesse der Herstellungsprozesse teuer sind und ein Diamant einem Chip nicht näher kommt als eine Handvoll Sand.

Es macht also nicht wirklich Sinn, dass Naturdiamanten für diese Art von Anwendungen besser geeignet sind.

Es wird auch angenommen, dass Diamanten in Edelsteinqualität nur deshalb teuer sind, weil das DeBeers-Kartell das Angebot einschränkt.
Die Frage wurde dank dieser Informationen vor einiger Zeit bearbeitet. Jetzt werden die Diamanten für Schmuck gesucht (um Weltraumbergbau zu rechtfertigen)
@jamesqf DeBeers hat seit Jahrzehnten kein Monopol mehr.
@kingledion: Aber sie sind immer noch der Hauptakteur und können daher den Marktpreis stark beeinflussen. So wie für ein bekannteres Beispiel das OPEC-Kartell die Ölpreise stark beeinflussen kann, obwohl sie nicht die einzigen Ölproduzenten sind.

Neptun und Uranus haben riesige Vorräte an Diamanten in ihren Mänteln und Kernen.

Der extreme Druck und die Temperatur tief im Innern von Uranus können die Methanmoleküle aufbrechen, wobei die Kohlenstoffatome zu Diamantkristallen kondensieren, die wie Hagelkörner durch den Mantel regnen.[64] Höchstdruckexperimente am Lawrence Livermore National Laboratory deuten darauf hin, dass die Basis des Mantels einen Ozean aus flüssigem Diamant mit schwimmenden festen „Diamantbergen“ umfassen könnte. ( Uranus – Wikipedia )

Ein ähnliches Szenario dürfte es auch auf Neptun geben.

Der Abbau müsste von Robotern durchgeführt werden, die mit Atombomben in den Kern dieser Eisriesen bohren. Falls ihre Diamantenversorgung wirklich dringend benötigt wird , müsste die Atmosphäre dieser Gasriesen ausreichend verdünnt werden, um die Bedingungen für die Durchführung eines Bohrvorgangs ausreichend zu mildern. Dazu müssen mindestens 60 % des atmosphärischen Inhalts auf dem betreffenden Planeten entfernt werden.

Eine andere Möglichkeit wäre, den Planeten in Stücke zu sprengen, um die gefrorenen Diamanten aus dem entstehenden Weltraumschrott zu sammeln. Während das Sammeln der Diamantbrocken auf diese Weise einfacher wäre, ist es einfach unmöglich, einen Planeten (geschweige denn einen riesigen Planeten!) mit unserer modernen Technologie zu zerstören. Wir würden definitiv Waffen extremer Zerstörung benötigen, wie zum Beispiel gigantische Antimaterie-Raketen, die Antimaterie-Sprengköpfe im Massenbereich von Kilogramm enthalten! Zum Vergleich: Die Masse-zu-Energie-Umwandlung für Littleboy und Fatman betrug nicht mehr als ein paar Gramm .

Hmm so viel wie ein paar Gramm? Ich hätte viel weniger gedacht. Wenn diese Zahl stimmt, sind Sie sicher, dass nur wenige kg Antimaterie ausreichen, um einen Planeten in die Luft zu jagen?
@Ovi: Natürlich keine einzige Rakete. Ich habe Raketen mit Sprengköpfen im Massenbereich von Kilogramm erwähnt . Das lag daran, dass ich nicht glaube, dass es möglich wäre, eine Antimaterie-Rakete mit einem tonnenschweren Sprengkopf realistisch zu bauen. Das Ding wäre ein Albtraum aller Albträume. Sowohl in Bezug auf den Aufbau als auch auf die Bereitstellung. Also ja, viele Antimaterie-Raketen mit Sprengköpfen im Massenbereich von mehreren Kilogramm.
Antimaterie-Sprengköpfe sind nicht erforderlich, die Technologie ist ziemlich einfach, sie erfordert viel Energie, aber es müssen keine Antimaterie-Raketen sein, sie wären nur eine riesige Energieverschwendung - in ihrer Herstellung und in der Art und Weise, wie sie verwendet werden. worldbuilding.stackexchange.com/a/45273/20315
Die Antwort wird geschätzt, aber beachten Sie, dass die Frage besagt, dass unser eigener Mantel nicht in Frage kommt; ein Mantel mit noch höherer Hitze und noch höherem Druck ist möglicherweise nicht besser geeignet
Selbst viele, viele kg-große Antimaterie-Raketen werden es nicht schaffen. Wenn Sie sich projectrho.com/public_html/rocket/… ansehen , würden Sie ungefähr 10 ^ 31 J benötigen, um die gesamte Erde in die Luft zu jagen (so dass sie auf abbaubare Teile reduziert wird). Neptun und Uranus sind erheblich größer - aber selbst unter Berücksichtigung der Erde bedeutet 10^31J 100000000000 TONNEN Antimaterie. Ich glaube nicht, dass „viele Antimaterie-Raketen mit Sprengköpfen im Massenbereich von mehreren Kilogramm“ diese Menge richtig darstellen, es sei denn, „viele“ liegen im Bereich von Billionen.
Wo und wie können wir Diamanten außerhalb der Erde, aber innerhalb unseres Sonnensystems abbauen?
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