Διαμάντια από το διάστημα θα μπορούσαν να μεταμορφώσουν τη βιομηχανική παραγωγή

Διαμάντια από το διάστημα θα μπορούσαν να μεταμορφώσουν τη βιομηχανική παραγωγή

Πάνω από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν το ηλιακό μας σύστημα ήταν ακόμα νέο, ένας αστεροειδής διαμέτρου εκατοντάδων μιλίων συγκρούστηκε με ένα από τα πολλά εξίσου μεγάλα κομμάτια βράχου που περιστρέφονταν χαοτικά γύρω από τον Ήλιο.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Η πρόσκρουση εκτίναξε ένα τεράστιο ρεύμα ημιτηγμένου βράχου στο διάστημα ο οποίος ψύχθηκε σε εκατομμύρια μικρότερα κομμάτια που καλούνται αστεροειδείς. Στα δισεκατομμύρια χρόνια από τότε, μερικοί από αυτούς τους αστεροειδείς, γνωστοί και ως ουρεϊλίτες (urelites), έχουν πέσει στη Γη. Οι επιστήμονες μπορούν να τους διακρίνουν από τη διακριτή χημική τους σύσταση.

«Οι ουρεϊλίτες είναι μια κατηγορία μετεωριτών που είναι ευρέως γνωστοί ως αχονδρίτες (achondrites) και οι οποίοι έχουν αλλοιωθεί λόγω τήξης σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και επανακρυστάλλωσης, ή άλλες γεωλογικές-χημικές διεργασίες, κατά την παραμονή τους σε ένα ουράνιο σώμα, πιθανότατα τον αστεροειδή από τον οποίο προήλθαν», λέει ο Andrew Tomkins, γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο Monash της Αυστραλίας.

Αυτά τα διαστημικά πετρώματα ενδιαφέρουν τους επιστήμονες επειδή είναι μερικά από τα μόνα διαθέσιμα δείγματα που προέρχονται από το εσωτερικό ενός μεγάλου αστεροειδούς, επομένως περιέχουν χρήσιμες ενδείξεις για το πώς σχηματίστηκαν μεγάλα σώματα στο εκκολαπτόμενο ηλιακό μας σύστημα. Αλλά υπάρχουν λίγοι ουρεϊλίτες διαθέσιμοι σήμερα. 

«Οι ουρειλίτες έχουν 3 έως 7% άνθρακα», λέει ο Tomkins. «Και ένα μεγάλο ποσοστό αυτού του άνθρακα είναι με τη μορφή διαμαντιού».

Οι αχονδρίτες σχηματίζονται σε υψηλές θερμοκρασίες, πιθανότατα βαθιά μέσα σε έναν αστεροειδή

Μία σημαντική εξέλιξη

Ο Tomkins είναι ο συν-συγγραφέας μιας νέας μελέτης που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), η οποία προσπάθησε να ερμηνεύσει το πώς αυτοί οι σπάνιοι μετεωρίτες έχουν τόσο μεγάλη περιεκτικότητα σε διαμάντια. Ερευνητές είχαν προτείνει προηγουμένως ότι τα διαμάντια προέκυψαν από την ένταση της τεράστιας πρόσκρουσης ή ότι αναπτύχθηκαν βαθιά μέσα σε έναν πλανήτη μεγέθους σαν τον Ερμή, ο οποίος υπήρχε κάποτε στο ηλιακό μας σύστημα.

Ωστόσο ο Tomkins και οι συνεργάτες του πιστεύουν ότι τα διαμάντια αναπτύχθηκαν με έναν εντελώς διαφορετικό τρόπο. Με έναν τρόπο που μιμείται τον τρόπο που δημιουργούμε διαμάντια σε εργαστηριακό περιβάλλον σήμερα. Και μέρος αυτής της διαδικασίας περιελάμβανε τη δημιουργία ενός τύπου άνθρακα, ακόμα πιο σπάνιου και από το διαμάντι.

Επιστημονικό υπόβαθρο

Τα διαμάντια αποτελούνται ουσιαστικά από άτομα άνθρακα, το ίδιο στοιχείο που καταλαμβάνει μεγάλο μέρος του σώματός μας, σε ειδική διάταξη. Τα άτομα άνθρακα στα διαμάντια είναι διατεταγμένα σε κυβικό σχήμα που επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά, σχηματίζοντας τους εξαιρετικά σκληρούς κρυστάλλους που χρησιμοποιούνται από κοσμήματα μέχρι κοπτικά εργαλεία.

Ωστόσο, εάν αυτά τα άτομα άνθρακα τοποθετηθούν σε εξαγωνικό σχήμα και συμπέσουν με τον σωστό συνδυασμό θερμοκρασίας και πίεσης, μπορούν να σχηματίσουν αυτό που είναι γνωστό ως λονσδαλεΐτης (lonsdaleite), έναν σπάνιο τύπο άνθρακα που μπορεί να είναι ακόμη πιο σκληρός από το διαμάντι.

Οι ουρεϊλίτες περιέχουν συχνά λονσδαλεΐτη και ο Tomkins και οι συνεργάτες του βρήκαν μικρά κομμάτια του ορυκτού σε αρκετούς από τους μετεωρίτες που μελέτησαν. Αλλά ο λονσδαλεΐτης αποτελεί ένα μικρό μυστήριο. Συνήθως βρίσκεται μόνο σε μετεωρίτες και σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες. Τα κομμάτια του λονσδαλεΐτη που βρίσκουν οι επιστήμονες έχουν μέγεθος νανομέτρων ή δισεκατομμυριοστών του μέτρου.

Ο λονσδαλεΐτης είναι ακόμη πιο σκληρός από το διαμάντι, καθιστώντας τον δυνητικά χρήσιμο για βιομηχανικές εφαρμογές εδώ στη Γη. Ωστόσο, οι γνώσεις μας για αυτόν, είναι περιορισμένες

Τι έκαναν

Για να μάθουν περισσότερα για αυτούς τους λαμπερούς μετεωρίτες, ο Tomkins και η ομάδα του συγκέντρωσαν 18 ουρεϊλίτες που έπεσαν σε όλο τον κόσμο και τους εξέτασαν μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, μιας τεχνολογίας που βοηθά τα εργαστήρια να εξετάζουν δείγματα με αρκετή λεπτομέρεια για να ανιχνεύσουν τη χημική τους σύσταση.

Εξετάζοντας τον άνθρακα μέσα στους ουρεϊλίτες, ο Tomkins λέει ότι προέκυψε μια νέα εκδοχή για το τι συνέβη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, όταν ο τεράστιος αστεροειδής, του οποίου ήταν κάποτε μέρος, αποσυντέθηκε λόγω πρόσκρουσης. Ο Tomkins υποστηρίζει ότι οι ουρεϊλίτες ξεκίνησαν εν μέρει ως υγροποιημένο πέτρωμα μέσα στον υπέρθερμο μανδύα του μητρικού τους σώματος. Όταν ο αστεροειδής καταστράφηκε από την πρόσκρουση, κομμάτια του μανδύα διασκορπίστηκαν στο διάστημα, όπου ψύχθηκαν γρήγορα.

Καθώς ψύχονταν, αέρια όπως το υδρογόνο, το μονοξείδιο του άνθρακα και το υδρόθειο που κάποτε είχαν διαλυθεί στο εσωτερικό του μανδύα, άρχισαν να απελευθερώνονται. Οι συνθήκες μέσα στο σύννεφο βράχου και αερίου που σχηματίστηκε από την πρόσκρουση, αποδείχτηκαν κατάλληλες για την ανάπτυξη διαμαντιών, πιστεύει ο Tomkins.

«Έχετε αυτό το ασυνήθιστο μείγμα αερίων που είναι παντού, που προκαλεί αντιδράσεις», λέει. «Εάν έχετε το σωστό μείγμα αερίων, μπορείτε να αρχίσετε να σχηματίζετε διαμάντια από άνθρακα». Οι θερμές συνθήκες χαμηλής πίεσης μετά από μια τεράστια πρόσκρουση μιμούνται στην πραγματικότητα μια τεχνική που χρησιμοποιούμε για τη δημιουργία διαμαντιών στα εργαστήρια σήμερα, λέει, όπου τα θερμά αέρια εναποθέτουν άνθρακα που μετατρέπεται σε διαμάντια.

Αποδείχθηκε επίσης ότι αυτή ήταν η τέλεια συνθήκη για το σχηματισμό του λονσδαλεΐτη. Ο γραφίτης από τον μανδύα του αστεροειδούς αναδιπλώθηκε σε μοριακό επίπεδο μετά την πρόσκρουση, λέει ο Tomkins, μια διαδικασία που τελικά σχημάτισε τον λονσδαλεΐτη. Οι κρύσταλλοι λονσδαλεΐτη που νρήκε η ομάδα του Tomkins είναι οι μεγαλύτεροι που έχουν βρεθεί ποτέ σε μετεωρίτη με διάμετρο περισσότερο από μισό micron ή 500 νανόμετρα.

Ο καθηγητής του Πανεπιστημίου Monash Andy Tomkins (αριστερά) με τον διδακτορικό φοιτητή Alan Salek, ο οποίος κρατά δείγμα ουρεϊλίτη από μετεωρίτη

Τι ακολουθεί

«Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να παράξουν μικρή ποσότητα λονσδαλεΐτη στη Γη», όπως αναφέρεται στην επιστημονική εργασία. Τώρα που ξέρουμε πώς σχηματίστηκε στο διάστημα, θα μπορούσε να είναι δυνατό να κατασκευαστεί λονσδαλεΐτης σε ένα εργαστήριο, όπως ακριβώς φτιάχνουμε συνθετικά διαμάντια σήμερα. 

Εφαρμόζοντας την τεχνική στην πράξη, θα μπορούσε να παραχθεί μια ουσία που είναι ακόμη πιο σκληρή από το διαμάντι, η οποία θα είναι το ισχυρότερο και σκληρότερο γνωστό υλικό στη Γη. Και ας μην ξεχνάμε ότι ένα διαμάντι μπορεί να φαίνεται αρκετά όμορφο ως κόσμημα αλλά είναι επίσης ιδιαίτερα χρήσιμο ως εργαλείο κοπής σε βιομηχανικά περιβάλλοντα. Και, παρόλο που τα «διαμάντια είναι για πάντα», αυτό δε σημαίνει ότι θα είναι για πάντα τα σκληρότερα υλικά στη φύση.

Πηγή: Inverse.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
foolwo rawmathub.gr on Google News
Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER