En 'foldet diamant'? Det lyder da mærkværdigt.
Men det er præcis, hvad vi har fundet inde i en sjælden gruppe af meteoritter af typen ureilitter, som sandsynligvis stammer fra kappen af en dværgplanet eller en meget stor asteroide, der blev smadret for 4,56 milliarder år siden i et kæmpe sammenstød.
Inden i disse klippestykker fra rummet fandt vi lagdelte diamanter med karakteristiske foldemønstre.
Vores opdagelse blev for nylig publiceret i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.
Vi ved selvfølgelig alle, at diamant er det hårdeste naturligt forekommende materiale, så det åbenlyse spørgsmål var - hvordan i alverden (eller i rummet!) kan en foldet diamant overhovedet dannes?!
Det er netop denne slags nysgerrighed, der i månedsvis sender forskerne ned i diverse kaninhuller.
En ny analyseteknik
Kulstof, som er ét af de mest udbredte grundstoffer i universet, kan danne en masse forskellige strukturer. Blandt de mere velkendte er grafit og selvfølgelig diamant.
Men mineralet lonsdaleit – der også kaldes sekskantet diamant – der ligesom diamanter er fremstillet af kulstofatomer, men med atomerne anbragt i en anden form, har angiveligt skubbet diamant ned fra førstepladsen som verdens hårdeste stof.
Vores forskerhold tæller en flok personer, der står bag udviklingen af avancerede analyseteknikker. Hos CSIRO udviklede Nick Wilson, Colin MacRae og Aaron Torpy en ny tilgang inden for elektronmikroskopi for at kortlægge fordelingen af diamant, grafit og lonsdaleit i meteoritterne.
\ Om Forskerzonen
Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.
Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra vores partnere: Lundbeckfonden, Aalborg Universitet, Roskilde Universitet, Syddansk Universitet & Region H.
Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af partnerne. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.
Største lonsdaleit-krystallitter nogensinde
Vores kortlægning indikerede, at den foldede diamant faktisk kunne være lonsdaleit, så vi - Dougal McCulloch, Alan Salek og Matthew Field ved RMIT – foretog en mere detaljeret undersøgelse ved hjælp af en metode kaldet højopløsnings-elektronmikroskopi (TEM).
Resultaterne fik os til at spærre øjnene op: Vi havde fundet nogle af de største lonsdaleit-krystallitter (mikroskopiske krystaller, omkring én mikrometer på tværs) nogensinde.
Så de spændende foldede former var sammensat af polykrystallinsk lonsdaleit, hvilket betyder, at de var dannet af adskillige små krystaller.
Rekonstruktion af en voldsom omvæltning
Og der var endda mere endnu. Vi fandt, at lonsdaleit-mængden var delvist omdannet til diamant og grafit, hvilket gav os et fingerpeg om rækkefølgen af de hændelser, der var sket i meteoritterne.
Opfølgningsarbejde udført på Australian Synchrotron af Helen Brand bekræftede dette resultat.
Ved at sammenligne diamanten, grafitten og lonsdaleit-mængden på tværs af 18 forskellige ureilit-meteoritter begyndte vi at danne os et billede af, hvad der sandsynligvis var sket for at producere de foldede strukturer, vi fandt.
I løbet af første fase foldede grafitkrystaller sig dybt inde i asteroidens kappe takket være høje temperaturer, der fik de andre omkringliggende mineraler til at vokse og skubbede grafitkrystallerne til side. (Det kan du se i illustationen nedenfor.)
Den anden fase forløb i kølvandet på den gigantiske kollision, der katastrofalt forstyrrede den oprindelige ureilit-asteroide.
Evidens i meteoritterne indikerer, at hændelsen producerede en blanding af væsker og gasser, i takt med at den skred frem.
Denne blanding fik derefter lonsdaleit til at dannes ved udskiftning af de foldede grafitkrystaller, hvilket næsten bevarede grafittens indviklede teksturer perfekt.
Selvfølgelig er det ikke muligt at folde lonsdaleit eller diamant - det er dannet ved udskiftning af allerede eksisterende former.
Vi tror, at det var drevet af den varme væskeblanding, da tryk og temperatur faldt umiddelbart efter den voldsomme omvæltning.
Så erstattede diamant og grafit kort efter delvist lonsdaleitten, da væsken blev yderligere dekomprimeret og afkølet for at danne en gasblanding.
Naturen leverer fingerpeg
Processen minder meget om den proces, der bruges til at fremstille kunstige diamanter kendt som kemisk dampaflejring. Disse kunstigt fremstillede diamanter er meget udbredt i industrien i dag, især til skæring og slibning, fordi diamant er så hård.
Forskellen er, at vi tror, at lonsdaleit erstattede den formede grafit ved moderat højere tryk end hvad, der normalt bruges til at fremstille diamanter, fra en superkritisk væske snarere end en gas.
Så naturen ser ud til at have givet os et fingerpeg om, hvordan man skaber formede ultrahårde mikromaskindele! Hvis vi kan finde en måde at kopiere processen bevaret i meteoritterne, kan vi fremstille disse maskindele ved at erstatte præformet grafit med lonsdaleit.
Fulgte mavefornemmelse
Vi var i stand til at studere disse mærkværdige foldede diamanter, fordi hovedforfatteren, Andrew Tomkins, havde tid til at følge sin mavefornemmelse. Vi kalder denne type forskning 'forskning drevet af nysgerrighed'.
Men selvom forskning drevet af nysgerrighed producerer vigtige gennembrud, bliver den almindeligvis ikke finansieret af store fonde, som godt kan godt lide at se gennemtænkte detaljer for store projekter, der allerede hviler på et solidt fundament af tidligere forskning.
Vi mener, at det at give anerkendte forskningsinnovatører et lille årligt tilskud til at bruge på forskning, som de finder passende; ingen spørgsmål, ingen begrundelse eller opfølgning påkrævet - vil være en god måde at give Australiens innovation et skub i den rigtige retning.
Til 'forskning drevet af nysgerrighed' (som eksempelvis vores projekt) har forskerne brug for lidt tid (og penge), som kan bruges fuldstændig frit: Det producerer den kreativitet, der driver innovation. Vi kan jo ikke vide, hvad der ellers er at finde derude.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
