Mikrofotografi av ett kolområde i NWA 7983 ureilitmeteoriten. Reflekterad ljusbild överlagd med en falsk färgkarta från Raman-spektroskopi som visar fördelningen av diamant (röd) och grafit (blå). Kredit:Ryan Jakubek och Cyrena Goodrich
Forskare har erbjudit nya insikter om ursprunget till diamanter i ureiliter (en grupp steniga meteoriter). Dessa diamanter bildades troligen genom snabb chockomvandling från grafit (den vanliga lågtrycksformen av rent kol) under en eller flera större nedslag i ureilitens moderasteroid i det tidiga solsystemet.
Tidigare, forskare har föreslagit att diamanter i ureiliter bildades som de på jorden – djupt inne i planetens mantel, där de höga trycken behövs för att bilda diamant (en mycket tät, hård form av rent kol), skapas av vikten av överliggande sten. Om diamanter i ureiliter bildades på detta sätt, då måste den ursprungliga moderkroppen som de bildades på ha varit en stor protoplanet – åtminstone storleken på Mars eller Merkurius.
Dock, ny forskning utförd av prof. Fabrizio Nestola (University of Padova, Italien), Dr. Cyrena Goodrich (Universities Space Research Association vid Lunar and Planetary Institute) och deras kollegor visar att det inte finns några bevis som kräver bildning under de höga statiska trycken och de långa tillväxttiderna i en planets djupa inre.
Teamet undersökte diamanter i tre ureilitprover med hjälp av elektronmikroskopi, mikroröntgendiffraktion, och Raman (laser) spektroskopi. Deras undersökningar avslöjade både stora (upp till 100 mikrometer stora) och små (nanometer stora) diamantkorn, tillsammans med metalliskt järn och grafit, i de kolrika regionerna som finns bland silikatmineralkornen i dessa prover.
Mikrofotografi av NWA 7983 ureilit som visar områden av diamant och grafit omgivna av Mg-Fe-Ca-silikatmineraler. Kredit:Fabrizio Nestola och Oliver Christ.
"Vi upptäckte den största enkristalldiamanten som någonsin observerats i en ureilite, " säger Dr. Cyrena Goodrich. "Viktigt, ureiliterna som vi undersökte har alla varit mycket chockade, baserat på bevis från deras silikatmineraler, vilket starkt tyder på att både stora och små diamanter i dessa stenar bildades av originalgrafit via chockprocesser."
Ursprunget till diamanter i ureiliter har viktiga konsekvenser för modeller av planetbildning i det tidiga solsystemet. Dagens asteroider, från vilken de flesta meteoriter härstammar, är mycket små jämfört med planeterna. Dock, Planetbildningsmodeller förutspår att planeter har bildats som ett resultat av ansamlingen av planetembryon (protoplaneter) i mån- till Marsstorlek. Förespråkare för hypotesen om högt statiskt tryck för ursprunget till ueilitdiamanter hävdar att ueilitförälderkroppen var ett av dessa embryon. Dock, Nestola och medförfattare visar att förekomsten av diamanter i ureiliter inte kräver en föräldrakropp i storleken Mars.
Tidigare trodde man att mikrometerstora diamanter var för stora för att ha bildats under de korta tidsperioderna (t. mikrosekunder) under vilka topptryck upprätthålls vid kollisionshändelser. Dock, Nestola et al. beräknat att toppstöttrycken kunde vara i 4-5 sekunder under en större påverkan som den som antogs för ureilitens moderkropp. Detta är tillräckligt för att bilda 100 mikrometer stora diamanter när de katalyseras av närvaron av metall, en process som vanligtvis används vid tillverkning av diamanter inom industrin. Eftersom metall är allmänt associerat med kolfaserna i ureiliter, katalyserad bildning av stora diamanter från originalgrafit under chockkompression är mycket sannolikt.
Dr. Goodrich noterar vidare, "Våra fynd är viktiga eftersom de inte bara indikerar ett chockursprung för diamanterna i ureiliter, som diskuterats av många tidigare forskare, de tillbakavisar också argument som har framförts för hypotesen om stora föräldrakroppar. Denna typ av vetenskaplig debatt och testning av hypoteser är en viktig del av att göra framsteg inom vetenskapen."
