科学家们认为他们终于弄清楚了为什么一种超硬的金刚石被称为朗斯代尔石是在一种罕见的陨石中发现的。 如果研究人员是对的,那么晶体的起源故事就和材料本身一样令人震惊。
与传统钻石不同的是,传统钻石是在以下情况下形成的:由于地幔深处的压力,长石可能是在行星际空间灾难性碰撞的混乱中形成的。
普通钻石由碳原子组成,所有四个可用电子以四面体图案与相邻电子相连,使整个结构足够坚固,使晶体成为地球上最坚硬的物质之一。
朗斯代尔石也是一种由碳制成的晶体,只是其结构完美地保留了石墨的六方形状。
根据电脑型号,这种结构应该使材料比传统金刚石更硬。 但证明这个假设很困难。
朗斯代尔石非常罕见,迄今为止收集到的少数样品比人的头发细得多,这使得在实验室中进行分析成为一项挑战。
这种奇异的物质于 1967 年首次在陨石中被发现,从那时起它就一直让科学家们感到困惑。 2014年,一组研究人员争论朗斯代尔石实际上并不是一种离散的、天然存在的材料,而是一种简单无序的传统钻石。
然而,自那以后的几年里,这一假设并没有经受住检验。
虽然朗斯代尔石主要是在一种称为尿石的罕见石陨石中发现的,但它也可以在实验室的高温下制成,并且在地球上发现的在被认为被小行星撞击的地方。
Ureilites被认为起源于在一颗早已消失的矮行星上,现在以小块太空碎片的形式涂抹在太阳系中。
这进一步支持了朗斯代尔石的碰撞起源理论,尽管并非所有科学家都同意。
一个国际研究小组利用先进的电子显微镜技术对 18 个 ureilite 样品进行了观察,以前所未有的方式放大了 lonsdaleite 的形成过程。
作者表示,他们最终证明了长石可以自然形成,并且其形成方式与科学家在实验室合成材料的方式非常相似。
“有强有力的证据表明,新发现了长石和普通钻石的形成过程,这就像这些太空岩石中发生的超临界化学气相沉积 (CVD) 过程,可能是在灾难性碰撞后不久的矮行星中, ”解释澳大利亚皇家墨尔本理工大学的显微镜学家 Dougal McCulloch。
“化学气相沉积是人们在实验室制造钻石的方法之一,本质上是在专门的室中生长它们。”
这些发现与之前的研究一致,之前的研究也在钻石填充陨石中发现了与低压 CVD 过程一致的特征。
但不同于其他一些论文,这表明朗斯代尔石是在足够大的质量和矮行星之间撞击的适度加压环境中形成的?不像传统钻石那样,存在于较大行星的高压地幔中。
这项最新研究中分析的大多数陨石样本都含有嵌入石墨中的小钻石簇。 这些富含钻石的部分与不含钻石的部分相邻,在中间,研究人员经常发现长石的六边形结构。
研究人员表示,如果对矿物的正确成分给予足够大的冲击,理论上热气体和流体可以沿着裂缝和晶界分散,将石墨冲击成六角形结构。 当岩石冷却时,这些区域可能会形成超硬材料的亚晶粒。
“因此,大自然为我们提供了一个在工业中尝试和复制的过程,”说澳大利亚莫纳什大学的地质学家安迪·汤姆金斯。
“我们认为,如果我们能够开发出一种工业工艺,促进用菱形石墨替代预成型石墨部件,那么菱形石墨可以用来制造微小的超硬机器零件。”
有一天,它甚至可以成为一个超级稀有的订婚戒指。
该研究发表于美国国家科学院院刊。