Ausztrál és angol kutatók egy csoportja a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) nevű tudományos folyóiratban frissen megjelent tanulmányában az ureilit típusú meteoritokban megfigyelhető ritka lonsdaleit kristályokat vizsgálta. A tanulmány rámutatott arra, hogy az ősi, belső naprendszerbeli törpebolygóban – melyből az ureilitek származnak – a lonsdaleit kristályok nem sokkal azután keletkeztek, miután az égitest egy nagy méretű aszteroidával ütközött hozzávetőlegesen 4,5 milliárd évvel ezelőtt.
A lonsdaleit nevű ásvány a szén hexagonális kristályrendszerben megjelenő polimorf módosulata. A polimorfia olyan ásványokra utal, melyeknek azonos a kémiai összetételük, azonban eltérő a kristályszerkezetük. Az ásvány a híres, úttörő munkásságú brit krisztallográfus, Dame Kathleen Lonsdale után kapta nevét, aki a Királyi Természettudományos Társaság (Royal Society) első női tagja volt. Ezt a különleges ásványt tartalmazó, ureilit típusú akondrit meteoritok olyan széntartalmú ultramafikus kőzetek, melyeket legnagyobb részben olivin és döntően alacsony Ca-tartalmú piroxén épít fel. Ehhez még ≤10 térfogat% fekete színű térkitöltő anyag társul, melynek elegyrészei a szén, vas-nikkel, szulfidok és finomszemcsés szilikátok. Az ureilitek két nagy csoportra bonthatóak, a ~95%-ot kitevő, főcsoportba tartozó (main-group) és a ~5%-ot kitevő polimikt ureilitekre (pl. a híres Almahata Sitta meteorit). Ezek a kőzetek jellemzően nagyobb gyakoriságban tartalmaznak gyémántokat, mint bármely más, napjainkig megismert kőzet.
A kutatók által talált lonsdaleit kristályok az eddig megfigyelt legnagyobbak, melyek még így is alig hosszabbak egy mikrométernél. Méretük sokkal kisebb az emberi hajszál vastagságánál. A kutatók azt feltételezik, hogy a lonsdaleit hexagonális kristályszerkezete potenciálisan keményebbé teszi az ásványt a köbös rendszerben kristályosodó gyémántoknál. Ez alapján a csapat valószínűnek tartja, hogy a lonsdaleit szokatlan szerkezete lehetőséget biztosít számunkra újfajta, a bányászatban hasznosítható, nagy keménységű anyagok gyártási technológiájának fejlesztéséhez.
A vizsgálatok eredményeképpen a kutatók mind a lonsdaleit, mind pedig a gyémántok képződésére is fel tudtak állítani egy új elméletet. Ez a képződési mechanizmus azután játszódhatott le, miután a törpebolygó jelentős mértékű ütközést szenvedett el egy másik égitesttel. Az elemzések azt mutatták, hogy a lonsdaleit leginkább polikristályos formában, néha gyűrt morfológiát mutatva és részben gyémántból és grafitból álló szegélyekkel és harántoló erekkel jelenik meg. Ez a megjelenés arra engedte következtetni a kutatókat, hogy a lonsdaleit pszeudomorf módon megőrizte az elsődleges grafit eredeti alakját, képződését elősegítette egy gyors dekompressziós és hűlési folyamat során jelenlevő, szuperkritikus C-H-O-S fluidum. A gyémánt és a grafit a lonsdaleit képződése után keletkezett és részben helyettesítette azt, a C-H-O-S gáz jelenlétében lezajló folyamatos reakció következtében.
Amellett, hogy a mostani felismerések megoldhatják azt a régóta fennálló rejtélyt, hogy miként keletkeztek az ureilitekben található szénfázisok, a kutatók remélik, hogy a természetes folyamatok reprodukciója által olyan apró, lonsdaleitből álló, ultrakemény alkatrészeket leszünk képesek létrehozni, melyek forradalmasíthatják az ipari eszközöket.
Források:
[1] https://www.sci.news/space/meteoritic-lonsdaleite-11191.html
[2] https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2022/sep/space-diamonds
[3] Krot A. N. et al. (2014). Classification of meteorites and their genetic relationships. In: Holland H. D. and Turekian K. K. (eds.): Treatise on Geochemistry (2nd ed.), Vol. 1: Meteorites and cosmochemical processes, Elsevier, Amsterdam, pp. 1–63.
[4] Tomkins, A. G. et al. (2022). Sequential Lonsdaleite to Diamond Formation in Ureilite Meteorites via In Situ Chemical Fluid/Vapor Deposition. PNAS, 119(38): e2208814119.
