Những viên kim cương kỳ lạ từ một hành tinh lùn cổ đại trong hệ mặt trời của chúng ta có thể đã hình thành ngay sau khi hành tinh lùn va chạm với một tiểu hành tinh lớn khoảng 4,5 tỷ năm trước.

Một nhóm các nhà khoa học cho biết họ đã xác nhận sự hiện diện của lonsdaleite, một dạng kim cương lục giác hiếm, trong các thiên thạch urelite từ lớp phủ. hành tinh lùn.

Lonsdaleite được đặt theo tên của nhà tinh thể học nổi tiếng người Anh Dame Kathleen Lonsdale, người phụ nữ đầu tiên được bầu làm thành viên của Hiệp hội Hoàng gia.

Nhóm nghiên cứu – với các nhà khoa học từ Đại học MonashVà Đại học RMITVà CSIROđồng bộ hóa của Úc, và Đại học Plymouth – Tôi đã tìm thấy bằng chứng về cách thức hình thành lonsdaleite trong các thiên thạch urelite. Họ đã công bố những phát hiện của mình vào ngày 12 tháng 9 trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS). Nghiên cứu do Giáo sư địa chất Andy Tomkins của Đại học Monash dẫn đầu.

Nhóm nghiên cứu dự đoán rằng cấu trúc lục giác của nguyên tử Lonsdalite khiến nó khó hơn so với kim cương thông thường, vốn có cấu trúc hình khối, giáo sư Dougal McCulloch của RMIT, một trong những nhà nghiên cứu cấp cao tham gia cho biết.

McCulloch, giám đốc Cơ sở phân tích vi mô và kính hiển vi tại RMIT cho biết: “Nghiên cứu này đã chứng minh một cách chắc chắn rằng Lonsdalite tồn tại trong tự nhiên.

“Chúng tôi cũng phát hiện ra các tinh thể lonsdalite lớn nhất được biết đến cho đến nay, có kích thước nhỏ hơn một micromet – mỏng hơn nhiều so với sợi tóc của con người.”

Theo nhóm nghiên cứu, cấu trúc bất thường của lonsdaleite có thể giúp cung cấp thông tin về kỹ thuật chế tạo vật liệu siêu cứng mới trong các ứng dụng khai thác mỏ.

Nguồn gốc của những viên kim cương bí ẩn này là gì?

McCulloch và nhóm của ông tại Viện Công nghệ Massachusetts, Tiến sĩ Alan Salk và Tiến sĩ Matthew Field, đã sử dụng kỹ thuật hiển vi điện tử tiên tiến để chụp các lát thiên thạch rắn, nguyên vẹn để tạo ra những bức ảnh chụp nhanh về cách hình thành của kim cương và kim cương thông thường.

McCulloch cho biết: “Có bằng chứng mạnh mẽ cho thấy có một quá trình hình thành nesadalit và kim cương thông thường mới được phát hiện, quá trình này tương tự như quá trình lắng đọng hơi hóa học siêu tới hạn xảy ra trong những tảng đá không gian này, có thể trên hành tinh lùn ngay sau một vụ va chạm thảm khốc” nói.

“Sự lắng đọng hơi hóa học là một cách mà người ta tạo ra kim cương trong phòng thí nghiệm, chủ yếu bằng cách nuôi cấy chúng trong một phòng chuyên dụng.”

Giáo sư Dougal McCulloch (trái) và Tiến sĩ nghiên cứu Alan Salk của RMIT cùng với Giáo sư Andy Tomkins của Đại học Monash (phải) tại Cơ sở Phân tích Vi mô và Kính hiển vi của RMIT. Tín dụng: Đại học RMIT

Tomkins cho biết nhóm nghiên cứu cho rằng lonsdaleite trong thiên thạch hình thành từ chất lỏng siêu tới hạn ở nhiệt độ cao và áp suất vừa phải, gần như bảo tồn hoàn hảo hình dạng và kết cấu của graphite có từ trước.

Tomkins, một thành viên tương lai tại ARC thuộc Trường Trái đất, Khí quyển và Môi trường tại Đại học Monash cho biết: “Sau đó, Lonsdalite được thay thế một phần bằng kim cương với môi trường mát hơn và áp suất thấp hơn.

Và vì vậy thiên nhiên đã cung cấp cho chúng tôi một quá trình để cố gắng và nhân rộng trong ngành công nghiệp. Chúng tôi tin rằng lonsdaleite có thể được sử dụng để chế tạo các bộ phận máy siêu cứng nếu chúng tôi có thể phát triển một quy trình công nghiệp nhằm thúc đẩy việc thay thế các bộ phận graphite đã được định hình sẵn bằng lonsdaleite. “

Tomkins cho biết những phát hiện của nghiên cứu đã giúp giải quyết một câu đố lâu dài liên quan đến thành phần của các pha carbon trong urelite.

Sức mạnh của sự hợp tác

Tiến sĩ Nick Wilson của CSIRO cho biết sự hợp tác của công nghệ và kinh nghiệm từ các tổ chức khác nhau có liên quan cho phép nhóm tự tin xác nhận lonsdaleite.

Tại CSIRO, một máy vi phân tích đầu dò điện tử đã được sử dụng để nhanh chóng lập bản đồ phân bố tương đối của than chì, kim cương và Lonsdalite trong các mẫu.

Ông nói: “Cá nhân, mỗi kỹ thuật này cho chúng ta một ý tưởng tốt về chất này là gì, nhưng nếu được kết hợp với nhau – đó thực sự là tiêu chuẩn vàng.

Tham khảo: “Trình tự Lonsdaleite của sự hình thành kim cương trong Thiên thạch Ureilite qua Trên công trường Hóa chất lỏng / lắng đọng hơi ”của Andrew J. Tomkins, Nicholas C. Wilson, Colin McRae, Alan Salk, Matthew R. Field, Helen E. Brand, Andrew D. Langendam, Natasha R. Stephen, Aaron Turbie, Zanet Pinter, Lauren A. Jennings và Dougal G. McCulloch, ngày 12 tháng 9 năm 2022, Có sẵn tại đây. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
DOI: 10.1073 / pnas.2208814119