Ученые раскрыли тайну образования загадочных космических алмазов

По мнению ученых, странные алмазы на древней карликовой планете в нашей Солнечной системе могли образоваться вскоре после того, как карликовая планета столкнулась с большим астероидом около 4,5 миллиардов лет назад.

Исследовательская группа говорит, что они подтвердили существование лонсдейлита, редкой гексагональной формы алмаза, в уреилитовых метеоритах из мантии карликовой планеты. Лонсдейлит назван в честь известного британского новатора-женщины-кристаллографа дамы Кэтлин Лонсдейл, которая была первой женщиной, избранной членом Королевского общества.

Команда ученых из Университета Монаша, Университета RMIT, CSIRO, Австралийского синхротрона и Плимутского университета нашла доказательства того, как лонсдейлит образовался в уреилитовых метеоритах, и опубликовала свои выводы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Исследование возглавил геолог профессор Энди Томкинс из Университета Монаша.

Карликовая планета, вероятно, столкнулась с гигантским астероидом около 4,5 миллиардов лет назад, что привело к огромным температурам и умеренному давлению. Эти условия привели к тому, что графит в космическом камне подвергся процессу, который превратил его в лонсдейлит — редкую гексагональную форму алмаза. Затем он был частично заменен обычным алмазом — тетраэдрической решеткой атомов углерода — по мере охлаждения планеты и снижения давления.

Один из старших исследователей, профессор RMIT Дугал МакКаллох, сказал, что команда предсказала, что гексагональная структура атомов лонсдейлита делает его потенциально более прочным, чем обычные алмазы, которые имеют кубическую структуру.

«Это исследование категорически доказывает, что лонсдейлит существует в природе», — говорит МакКаллох, директор Центра микроскопии и микроанализа RMIT. «Мы также обнаружили самые большие кристаллы лонсдейлита, известные на сегодняшний день, размером до микрона — намного, намного тоньше человеческого волоса».

Команда поясняет, что необычная структура лонсдейлита может помочь в разработке новых технологий производства сверхтвердых материалов для горнодобывающей промышленности.

Ученые использовали передовые методы электронной микроскопии для захвата твердых и неповрежденных срезов метеоритов, чтобы создать снимки того, как образовались лонсдейлит и обычные алмазы.

«Есть убедительные доказательства того, что существует недавно обнаруженный процесс образования лонсдейлита и обычного алмаза, который похож на процесс сверхкритического химического осаждения из паровой фазы, который произошел в этих космических породах, вероятно, на карликовой планете вскоре после катастрофического столкновения», — сказал МакКаллох.

Химическое осаждение из паровой фазы — это один из способов изготовления алмазов в лаборатории, по сути, путем их выращивания в специальной камере.

Команда предположила, что лонсдейлит в метеоритах образовался из сверхкритической жидкости при высокой температуре и умеренном давлении, почти идеально сохраняя форму и текстуры ранее существовавшего графита.

«Позже лонсдейлит был частично заменен алмазом, когда окружающая среда остыла и давление уменьшилось», — сказал Томкинс, будущий научный сотрудник ARC в Школе Земли, атмосферы и окружающей среды Университета Монаша.

«Таким образом, природа предоставила нам процесс, который мы можем попытаться воспроизвести в промышленности. Мы считаем, что лонсдейлит можно использовать для изготовления крошечных сверхтвердых деталей машин, если мы сможем разработать промышленный процесс, который способствует замене предварительно формованных графитовых деталей лонсдейлитом».

Томкинс сказал, что результаты исследования помогли решить давнюю загадку образования углеродных фаз в уреилитах.