Professor Andy Tomkins (till vänster) från Monash University med RMIT University PhD-forskare Alan Salek och ett ureilitmeteorprov. Kredit:RMIT University
Konstiga diamanter från en gammal dvärgplanet i vårt solsystem kan ha bildats kort efter att dvärgplaneten kolliderade med en stor asteroid för cirka 4,5 miljarder år sedan, enligt forskare.
Forskargruppen säger att de har bekräftat förekomsten av lonsdaleite, en sällsynt hexagonal form av diamant, i ureilitmeteoriter från dvärgplanetens mantel.
Lonsdaleite är uppkallad efter den berömda brittiska banbrytande kvinnliga kristallografen Dame Kathleen Lonsdale, som var den första kvinnan som valdes som fellow till Royal Society.
Teamet – med forskare från Monash University, RMIT University, CSIRO, Australian Synchrotron och Plymouth University – hittade bevis på hur lonsdaleite bildades i ureilitmeteoriter och publicerade sina resultat i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS ). Studien leddes av geologen professor Andy Tomkins från Monash University.
En av de inblandade seniorforskarna, RMIT-professor Dougal McCulloch, sa att teamet förutspådde att den sexkantiga strukturen hos lonsdaleites atomer gjorde det potentiellt svårare än vanliga diamanter, som hade en kubisk struktur.
"Denna studie bevisar kategoriskt att lonsdaleite finns i naturen", säger McCulloch, chef för RMIT Microscopy and Microanalysis Facility.
"Vi har också upptäckt de största lonsdaleite-kristallerna hittills som är upp till en mikron i storlek - mycket, mycket tunnare än ett människohår."
Teamet säger att den ovanliga strukturen hos lonsdaleite kan hjälpa till att informera om nya tillverkningstekniker för ultrahårda material i gruvtillämpningar.
Professor Dougal McCulloch (vänster) och doktorand Alan Salek från RMIT med professor Andy Tomkins från Monash University (höger) vid RMIT Microscopy and Microanalysis. Kredit:RMIT University
Vad är ursprunget till dessa mystiska diamanter?
McCulloch och hans RMIT-team, Ph.D. forskaren Alan Salek och Dr. Matthew Field, använde avancerade elektronmikroskopitekniker för att fånga fasta och intakta skivor från meteoriterna för att skapa ögonblicksbilder av hur lonsdaleite och vanliga diamanter bildades.
"Det finns starka bevis för att det finns en nyupptäckt bildningsprocess för lonsdaleiten och vanlig diamant, som är som en superkritisk kemisk ångavsättningsprocess som har ägt rum i dessa rymdstenar, förmodligen på dvärgplaneten strax efter en katastrofal kollision," sa McCulloch .
"Kemisk ångavsättning är ett av sätten som människor gör diamanter i labbet, huvudsakligen genom att odla dem i en specialiserad kammare."
Tomkins sa att teamet föreslog att lonsdaleite i meteoriterna bildades av en superkritisk vätska vid hög temperatur och måttliga tryck, vilket nästan perfekt bevarar formen och texturerna hos den redan existerande grafiten.
"Senare ersattes lonsdaleite delvis av diamant när miljön svalnade och trycket minskade", säger Tomkins, en ARC Future Fellow vid Monash Universitys School of Earth, Atmosphere and Environment.
"Naturen har alltså försett oss med en process för att försöka replikera i industrin. Vi tror att lonsdaleite skulle kunna användas för att tillverka små, ultrahårda maskindelar om vi kan utveckla en industriell process som främjar ersättning av förformade grafitdelar med lonsdaleite ."
Tomkins sa att studieresultaten hjälpte till att ta itu med ett långvarigt mysterium angående bildandet av kolfaserna i ureiliter.
"Sequential Lonsdaleite to Diamond Formation in Ureilite Meteorites via In Situ Chemical Fluid/Vapour Deposition" publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS ). + Utforska vidare
