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标题: 自然界最硬的物质，竟然也能形成褶皱 [打印本页]

作者: 我不是坏小孩 时间: 2023-1-29 23:09
标题: 自然界最硬的物质，竟然也能形成褶皱

碳是宇宙中最丰富的元素之一，它可以形成各种各样的结构，此中相对为人所知的包括石墨，还有钻石，也就是金刚石。
固然，各人都知道，金刚石是最坚固的天然材料。“褶皱金刚石”这个词听起来好像就不太公道，但这正是一组研究团队在罕见的橄辉无球粒陨石中发现的。
这些陨石可能来自一颗矮行星大概一颗非常大的小行星的星幔，这个天体应该是在45.6亿年前的一次巨大碰撞中被摧毁了，而一些碎片终极降落在了非洲西北部。在这些太空岩石的内部，科学家发现了具有独特的褶皱图案的分层金刚石。论文已发表在《美国国家科学院院刊》上。

一种新的分析技能
对于这些结构奇特的坚固物质，最显而易见的题目便是，在地球上（大概在太空中）褶皱的金刚石是怎样形成的？
更令人惊讶的或许还有，它们还并非“普通”金刚石，而是一种更不常见的“六边形”金刚石，也就是碳原子排列成六方晶体的情况。这种情势的金刚石也被称为蓝丝黛尔石。有猜测认为，蓝丝黛尔石甚至比标准的立方体结构的金刚石还要坚固。

金刚石与蓝丝黛尔石的原子结构表示图。（图／The Conversation）

在新研究中，团队开发了一种电子显微的新方法，来绘制陨石中金刚石、石墨和蓝丝黛尔石的分布。当他们发现，从绘图来看，这些褶皱金刚石实际上可能是蓝丝黛尔石后，又通过高分辨率透射电子显微（TEM）的方法进行了更详细的研究。

金刚石与蓝丝黛尔石的原子结构表示图。（图／The Conversation）

研究找到了一些迄今为止发现的最大的蓝丝黛尔微晶（微观晶体），直径约1微米。可以做个对比，过往发现的蓝丝黛尔晶体通常只有纳米级的大小。那些有趣的褶皱外形是由多结晶蓝丝黛尔石组成的，换句话说，它们是由无数微小的晶体构成的。

重建激变
团队还发现，蓝丝黛尔石已经部分转化成了金刚石和石墨，这为我们提供了关于陨石中事件发生顺序的线索。在澳大利亚同步加快器的后续研究证实了这一结果。
通过比力18个差别的橄辉无球粒陨石中的金刚石、石墨和蓝丝黛尔石，研究职员拼集出了一幅图，开始了解可能发生了什么，才会产生这些褶皱结构。
在第一阶段，石墨晶体在小行星的星幔深处出现褶皱，这要归功于高温导致周围的其他矿物生长，将石墨晶体推到了一边。

当橄辉无球粒陨石母小行星被巨大的撞击块摧毁时，金刚石和蓝丝黛尔石形成的时间和位置表示图。（图╱PNAS）

第二阶段发生在巨大的碰撞之后，这一灾难破坏了橄辉无球粒陨石的母小行星。陨石中的证据表明，破坏事件在发展过程中产生了丰富的流体和睦体的混合物。
随后，这种混合物通过替换褶皱的石墨晶体，进而形成了蓝丝黛尔石，同时几乎完满地生存了石墨那种复杂的纹理。换句话说，实际上不可能让蓝丝黛尔石或金刚石发生褶皱，它实在是通过取代先前存在的外形而形成的。
团队认为，这是由激变后压强和温度立刻下降时的热流体混合物所驱动的。接着，不久之后，随着流体进一步减压并冷却形成气体混合物，金刚石和石墨部分取代了蓝丝黛尔石。

来自自然的制造线索
这个过程与用于制造金刚石的过程相当相似，也就是化学气相沉积。这些制造出的人工金刚石在如今的工业中被广泛利用，特别是被用于切割和研磨，因为金刚石非常坚固。
差别之处在于，蓝丝黛尔石是在比通常用于生长金刚石略高的压强下，从超临界流体而不是气体中取代了成型的石墨。
因此，自然好像已经给了一些线索，告诉我们关于怎样制造成型的超硬微型呆板零件。如果我们能找到一种方法，复制在陨石中生存的过程，就可以通过用蓝丝黛尔石取代预先成型的石墨，来制造这些呆板部件。
作者把这项研研究称为“好奇心驱动的科学”。他们相信，这产生了推动创新的创造力。你永久不知道还能发现什么。

<hr>原文作者：Andrew Tomkins（莫纳什大学地质学家）
Alan Salek（RMIT大学博士研究员）
Dougal McCulloch（RMIT大学传授）
编译：Gaviota
参考泉源：
https://theconversation.com/folded-diamond-has-been-discovered-in-a-rare-type-of-meteorite-how-is-this-possible-190134
https://www.newscientist.com/article/2337477-strange-hexagonal-diamonds-found-in-meteorite-from-another-planet/
封面图/首图：The Conversation

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