Professor Andy Tomkins (links) von der Monash University mit dem promovierten RMIT-Wissenschaftler Alan Salk und einer Probe eines Urilit-Meteoriten. Bildnachweis: RMIT University
Exotische Diamanten von einem alten Zwergplaneten in unserem Sonnensystem haben sich möglicherweise kurz nach der Kollision des Zwergplaneten mit einem großen Asteroiden vor etwa 4,5 Milliarden Jahren gebildet.
Ein Team von Wissenschaftlern sagte, sie hätten das Vorhandensein von Lonsdaleit, einer seltenen sechseckigen Form von Diamant, in Urelit-Meteoriten aus dem Erdmantel bestätigt. Zwergplanet.
Lonsdaleite ist nach der berühmten britischen Kristallologin Dame Kathleen Lonsdale benannt, die als erste Frau zum Fellow der Royal Society gewählt wurde.
Forschungsteam – mit Wissenschaftlern aus Monash UniversitätUnd die RMIT UniversitätUnd die CSIROdas australische Synchrotron und Universität von Plymouth – Ich habe Beweise dafür gefunden, wie sich Lonsdaleit in Urelit-Meteoriten gebildet hat. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse am 12. September in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Die Studie wurde vom Geologen Professor Andy Tomkins von der Monash University geleitet.
Lonsdaleit, in Bezug auf die Kristallstruktur auch als hexagonaler Diamant bekannt, ist ein Allotrop aus Kohlenstoff mit einem hexagonalen Gitter, im Gegensatz zum kubischen Gitter des traditionellen Diamanten. Es ist zu Ehren von Kathleen Lonsdale, einer Kristallologin, benannt.
Das Team sagte voraus, dass die hexagonale Struktur von Lonsdalit-Atomen es schwieriger macht als normaler Diamant, der eine kubische Struktur hat, sagte RMIT-Professor Dougal McCulloch, einer der beteiligten leitenden Forscher.
„Diese Studie beweist schlüssig, dass Lonsdalit in der Natur vorkommt“, sagte McCulloch, Direktor der Microscopy and Microanalysis Facility am RMIT.
„Wir haben auch die größten bisher bekannten Lonsdalit-Kristalle entdeckt, die bis zu einem Mikrometer groß sind – viel dünner als ein menschliches Haar.“
Laut dem Forschungsteam könnte die ungewöhnliche Struktur von Lonsdaleit dazu beitragen, neue Herstellungstechniken für superharte Materialien in Bergbauanwendungen zu entwickeln.
Was ist der Ursprung dieser mysteriösen Diamanten?
McCulloch und sein Team am Massachusetts Institute of Technology, Ph.D.s Alan Salk und Dr. Matthew Field, verwendeten fortschrittliche Elektronenmikroskopietechniken, um feste, intakte Scheiben von Meteoriten zu erfassen und schnelle Schnappschüsse davon zu erstellen, wie gewöhnliche Diamanten und Diamanten entstanden sind.
„Es gibt starke Hinweise darauf, dass es einen neu entdeckten Entstehungsprozess von Nesadaliten und gewöhnlichem Diamant gibt, der dem Prozess der überkritischen chemischen Gasphasenabscheidung ähnelt, der in diesen Weltraumgesteinen auftrat, möglicherweise kurz nach einer katastrophalen Kollision auf dem Zwergplaneten“, so McCulloch sagte.
„Chemische Gasphasenabscheidung ist eine Möglichkeit, Diamanten in einem Labor herzustellen, hauptsächlich indem sie in einem speziellen Raum gezüchtet werden.“
Professor Dougal McCulloch (links) und Doktorand Alan Salk vom RMIT mit Professor Andy Tomkins von der Monash University (rechts) in der Microscopy and Microanalysis Facility des RMIT. Bildnachweis: RMIT University
Tomkins sagte, die Gruppe schlug vor, dass sich der Lonsdaleit in Meteoriten bei hohen Temperaturen und mäßigem Druck aus einer überkritischen Flüssigkeit bildete und die Form und Textur von bereits vorhandenem Graphit fast perfekt beibehielt.
„Später wurde Lonsdalit teilweise durch Diamant ersetzt, wobei die Umgebung kühler und niedriger war“, sagte Tomkins, ein zukünftiger Fellow am ARC an der School of Earth, Atmosphere and Environment der Monash University.
Und so hat uns die Natur einen Prozess zur Verfügung gestellt, den wir in der Industrie ausprobieren und replizieren können. Wir glauben, dass Lonsdaleit zur Herstellung von extrasteifen Maschinenteilen verwendet werden kann, wenn wir ein industrielles Verfahren entwickeln können, das den Ersatz von vorgeformten Graphitteilen durch Lonsdaleit fördert. „
Tomkins sagte, die Ergebnisse der Studie hätten dazu beigetragen, ein seit langem bestehendes Rätsel bezüglich der Zusammensetzung der Kohlenstoffphasen in Urelit zu lösen.
Die Kraft der Zusammenarbeit
Dr. Nick Wilson von CSIRO sagte, die Zusammenarbeit von Technologie und Erfahrung der verschiedenen beteiligten Institutionen habe es dem Team ermöglicht, Lonsdaleit zuversichtlich zu bestätigen.
Bei CSIRO wurde ein Elektronensonden-Mikroanalysator verwendet, um die relative Verteilung von Graphit, Diamant und Lonsdalit in den Proben schnell zu kartieren.
„Einzeln gibt uns jede dieser Techniken eine gute Vorstellung davon, was diese Substanz ist, aber wenn sie zusammengenommen wird, ist das wirklich der Goldstandard“, sagte er.
Referenz: „Lonsdaleit-Sequenzierung der Diamantbildung in Ureilit-Meteoriten über Vor Ort Chemische Flüssigkeits-/Dampfabscheidung“ von Andrew J. Tomkins, Nicholas C. Wilson, Colin McRae, Alan Salk, Matthew R. Field, Helen E. Brand, Andrew D. Langendam, Natasha R. Stephen, Aaron Turbie, Zanett Pinter und Lauren A. Jennings und Dougal G. McCulloch, 12. September 2022, hier verfügbar. Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2208814119
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