Meteorītos rodamas zināšanas var palīdzēt izstrādāt par dimantu cietākus minerālus

Sadursmes starp asteroīdiem un veidošanās procesā esošām protoplanētām varētu būt ierosinājušas tādus apstākļus, kuros planētas mantijā esošais grafīts pārtapis dimantos, ko nu varam atrast meteorītos.

"Campus" jau iepriekš vēstīja par 1891. gadā Arizonā, ASV, atrastu meteorītu ar neparastas struktūras dimanta un grafēna savienojumu tajā. Dimanti, kas bija atrodami šajā meteorītā, gluži nav mums ierastie dimanti, kuros oglekļa atomi izkārtojušies kubiskā singonijā (singonija – grupa, kurā ietilpst kristāli ar līdzīgiem simetrijas elementiem). Šajā gadījumā runa ir par lonsdeilītu, kur atomi izkārtojušies sešstūrainā struktūrā. Lonsdeilīts nosaukts par godu Keitlīnai Lonsdeilai, pirmajai Londonas Universitātes koledžas profesorei sievietei. Par šo atklājumu vairāk var lasīt rakstā "Senā meteorītā atrod iepriekš nekad neredzētas struktūras dimanta savienojumu".

Nu izdevumā PNAS publicēts pētījumā turpina izzināt, kā kosmisku sadursmju rezultātā rodas dimanti un citi oglekļa alotropiskie veidi. "Mēs allaž sakām, ka dimants ir viscietākais minerāls. Tas rodas dabā, un nekas, ko spējam izgatavot laboratorijās, nav par to cietāks. Tomēr gadu gaitā veiktos pētījumos noskaidrots, ka iespējami arī cietāki minerāli," izdevumam "Popular Science" norāda ar jauno pētījumu nesaistītais Lorenss Gervijs, Arizonas Štata universitātes Meteoru pētījumu centra zinātnieks. Viņš ir viens no līdzautoriem pētījumam par 1891. gadā Arizonā atrasto meteorītu. "Jaunajā pētījumā izvirzīta hipotēze, kas varētu papildināt mūsu zināšanas par šādu materiālu veidošanos," bilst Gervijs, norādot uz potenciāli plašu pielietojumu ražošanā.

Ja uz Zemes atrodamie dimanti lielākoties radušies vairāk nekā 100 kilometru dziļumā milzīgā spiedienā un augstā temperatūrā, tad ar oglekli ļoti bagātos meteorītos, kurus dēvē par ureilītiem, šāds mehānisms nav iespējams. Protoplanētas ir pārāk mazas, lai to ar oglekli bagātā mantijā varētu būt pietiekami liels spiediens un piemēroti apstākļi dimantu rašanās procesiem.

Tā vietā daļa pētnieku uzskata, ka šo pārveidošanos no oglekļa uz dimantu ievada sadursmes starp pundurplanētām un asteroīdiem. Tiesa, trieciena spēks pats par sevi vēl nebūtu pietiekams, lai rastos ureilītos rodamie kristāli, norāda jaunā pētījuma līdzautors Alans Saleks. Turklāt ureilītos atrodamie dimanti ir daudz lielāki nekā tie, kurus izdevies radīt laboratorijās, simulējot šādu triecienu rezultātā radušos spiedienu un temperatūru. Tāpat ureilītos esošo dimantu struktūra atšķiras no mums pazīstamajiem un uz Zemes atrodamajiem.

Pētot ureilītos esošā oglekļa atomu struktūru, Saleks ar kolēģiem liek galdā versiju, kā šādi neparasti kristāli varētu rasties. Pundurplanētā, kuras mantija ir bagātīga ar grafītu, asteroīda trieciena rezultātā mantija reaģē līdzīgi, kā atskrūvējot korķi pudelei ar sakratītu gāzētu dzērienu – notika spēja spiediena samazināšanās. Straujā dekompresija daļu mantijas izkausē, atbrīvojot gan šķidrumus, gan gāzes, kas reaģē ar mantijā esošajiem minerāliem. Šis process arī var novest pie tā, ka mantijā esošais grafīts pārveidojās kristālos ar sešstūrainu struktūru – lonsdeilītā. Kad spiediens un temperatūra nokritās, radās arī parastie dimanti ar kubveida kristālisko struktūru.

Lonsdeilīts ir ar vērtīgām īpašībām. Vienā mēģinājumā laboratoriski radīt lonsdeilītu tika noteikts, ka tas varētu būt pat par 58% cietāks par parastajiem dimantiem ar kubisku kristālisko struktūru. Diemžēl laboratorijā šobrīd zinātnieki spēj iegūt vien pavisam nelielus lonsdeilīta kristālus. Ja izdotos izstrādāt ērtu un uzticamu metodi, kā laboratorijā izgatavot jau prāvākus lonsdeilīta kristālus, iespējas ārkārtīgi cieto materiālu pielietot ražošanā būtu ļoti plašas. Kaut vai izstrādājot praktiski nesaskrāpējamus aizsargslāņus ierīču displejiem.