science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Nieuwe inzichten in de oorsprong van diamanten in meteorieten

Microfoto van een koolstofgebied in de NWA 7983 ureiliet-meteoriet. Afbeelding van gereflecteerd licht bedekt met een kaart in valse kleuren van Raman-spectroscopie die de verdeling van diamant (rood) en grafiet (blauw) toont. Krediet:Ryan Jakubek en Cyrena Goodrich

Wetenschappers hebben nieuwe inzichten gegeven in de oorsprong van diamanten in ureilieten (een groep steenachtige meteorieten). Deze diamanten zijn hoogstwaarschijnlijk gevormd door snelle schoktransformatie van grafiet (de gebruikelijke lagedrukvorm van pure koolstof) tijdens een of meer grote inslagen in de ureiliet-moederasteroïde in het vroege zonnestelsel.

Eerder, onderzoekers hebben voorgesteld dat diamanten in ureilieten gevormd zijn zoals die op aarde - diep in de mantel van de planeet, waar de hoge druk die nodig is om diamant te vormen (een zeer dichte, harde vorm van pure koolstof), worden gevormd door het gewicht van de bovenliggende rots. Als diamanten in ureilieten op deze manier werden gevormd, dan moet het oorspronkelijke moederlichaam waarop ze zijn gevormd een grote protoplaneet zijn geweest - tenminste zo groot als Mars of Mercurius.

Echter, nieuw onderzoek uitgevoerd door Prof. Fabrizio Nestola (Universiteit van Padova, Italië), Dr. Cyrena Goodrich (Universities Space Research Association bij het Lunar and Planetary Institute) en hun collega's tonen aan dat er geen bewijs is dat vorming vereist is onder de hoge statische druk en lange groeitijdcondities van het diepe binnenste van een planeet.

Het team onderzocht diamanten in drie ureilietmonsters met behulp van elektronenmicroscopie, micro röntgendiffractie, en Raman (laser) spectroscopie. Hun onderzoek bracht zowel grote (tot 100 micrometer groot) als kleine (nanometer groot) diamantkorrels aan het licht, samen met metallisch ijzer en grafiet, in de koolstofrijke gebieden tussen de silicaatmineraalkorrels in deze monsters.

Microfoto van NWA 7983 ureiliet met gebieden van diamant en grafiet omgeven door Mg-Fe-Ca-silicaatmineralen. Krediet:Fabrizio Nestola en Oliver Christ.

"We hebben de grootste eenkristaldiamant ontdekt die ooit is waargenomen in een ureiliet, " zegt Dr. Cyrena Goodrich. "Belangrijk, de ureilieten die we onderzochten waren allemaal zeer geschokt, gebaseerd op het bewijs van hun silicaatmineralen, wat sterk suggereert dat zowel grote als kleine diamanten in deze rotsen gevormd zijn uit origineel grafiet via schokprocessen."

De oorsprong van diamanten in ureilieten heeft belangrijke implicaties voor modellen van planetaire vorming in het vroege zonnestelsel. hedendaagse asteroïden, waaruit de meeste meteorieten afkomstig zijn, zijn erg klein in vergelijking met de planeten. Echter, planetaire vormingsmodellen voorspellen dat planeten zijn gevormd als gevolg van de accumulatie van planetaire embryo's ter grootte van de maan tot Mars (protoplaneten). Voorstanders van de hoge statische drukhypothese voor de oorsprong van ureilietdiamanten beweren dat het ureilietouderlichaam een ​​van deze embryo's was. Echter, Nestola en co-auteurs tonen aan dat de aanwezigheid van diamanten in ureilieten geen moederlichaam ter grootte van Mars vereist.

Vroeger dacht men dat diamanten ter grootte van een micrometer te groot waren om in de korte tijdsperioden te zijn gevormd (bijv. microseconden) gedurende welke piekdrukken worden gehandhaafd bij impactgebeurtenissen. Echter, Nestola et al. berekend dat de piekschokdruk 4-5 seconden kan aanhouden tijdens een grote impact zoals die wordt afgeleid voor het ureiliet-moederlichaam. Dit is voldoende voor de vorming van diamanten ter grootte van 100 micrometer wanneer ze worden gekatalyseerd door de aanwezigheid van metaal, een proces dat veel wordt gebruikt bij de productie van diamanten in de industrie. Aangezien metaal alomtegenwoordig wordt geassocieerd met de koolstoffasen in ureilieten, gekatalyseerde vorming van grote diamanten uit origineel grafiet onder schokcompressie is zeer waarschijnlijk.

Dr. Goodrich merkt verder op, "Onze bevindingen zijn belangrijk omdat ze niet alleen wijzen op een schokoorsprong voor de diamanten in ureilieten, zoals besproken door vele eerdere onderzoekers, ze weerleggen ook argumenten die zijn aangevoerd voor de hypothese van het grote ouderlichaam. Dit soort wetenschappelijk debat en het testen van hypothesen is een essentieel onderdeel van het boeken van vooruitgang in de wetenschap."