Výzkum komprese šoku ukazuje, že hexagonální diamant by mohl sloužit jako marker nárazu meteorů

Calling All Cars: A Child Shall Lead Them / Weather Clear Track Fast / Day Stakeout (Červenec 2019).

Anonim

V roce 1967 byla hexagonální forma diamantu, později nazvaná lonsdaleite, poprvé identifikována uvnitř úlomků meteoritu Canyon Diablo, asteroidu, který vytvořil kráter Barringer v Arizoně.

Od té doby byly výskyty diamantů velikosti lonsdaleitů a nanometrů spekulovány, aby sloužily jako značka pro dopady meteoritů, a to také v souvislosti s výbuchem Tungusky v Rusku, kráterem Ries v Německu, událostí Mladší Dryas v místech po celé Severní Americe a více.

Předpokládá se, že lonsdaleit se tvoří, když meteory s grafitem zasáhnou Zemi. Násilný dopad vytváří neuvěřitelné teplo a tlak, transformuje grafit na diamant a zároveň zachovává původní hexagonální strukturu grafitu. Nicméně i přes četné teoretické a omezené experimentální studie zůstávají kritické otázky nevyřešené pro krátkodobá vysokotlaká prostředí, která jsou relevantní pro dopady meteorů, zejména strukturální stav bezprostředně po šoku, časové plány a vliv krystalické orientace.

V novém dokumentu, který dnes publikoval Nature Communications, tým vědců, včetně vědců z laboratoře Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), poskytuje nový pohled na proces šoku vyvolaného přechodu z grafitu na diamant a jednoznačně vyřeší dynamiku fáze změna.

Experimenty ukazují bezprecedentní měření in situ rentgenové difrakce dynamické formace diamantu na nanosekundových časových úsecích stlačením tlaku grafitu při tlaku vyšším než 0, 5 Mbar (1 Mbar =1 milion atmosfér). Tým pozoroval přímou tvorbu lonsdaleitu nad 1, 7 Mbar, poprvé vyřešil proces, který byl navržen tak, aby vysvětlil hlavní přirozený výskyt této krystalové struktury, která se blíží místům s nárazy meteorů.

"Vzhledem k obtížím při vytváření lonsdaleitu za statických podmínek byla nedávno zpochybněna celková existence této krystalické struktury v přírodě, " uvedl vedoucí autor Dominik Kraus. Kraus provedl tento výzkum, zatímco pracoval jako univerzita v Kalifornii, Berkeley, oddělení fyziky postdokováno v rámci LNNL NIF & Photon Science ředitelství. V současné době působí jako vedoucí skupiny Helmholtz Young Investigator v německém Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf.

"Statické experimenty však nemohou napodobovat rychlou dynamiku, jako například ty v případě nárazových událostí násilných meteorů, " uvedl. "Zde ukážeme, že v průběhu dynamických vysokotlakých událostí můžeme vytvořit strukturu lonsdaleite, která je zajímavá pro modelování dynamických fázových přechodů obecně, ale také ukazuje, že lonsdaleite nacházející se v přírodě může skutečně sloužit jako ukazatel pro násilné dopady meteorů. "

Pokusy byly prováděny v experimentální oblasti Matter at Extreme Conditions (MEC) na Linac Coherent Light Source (LCLS) u SLAC National Accelerator Laboratory v Stanfordu. Vzorky grafitu byly stlačeny šokem na tlaky až 2 miliony atmosfér (2 Mbar), aby spouštěly strukturální přechody z grafitu na diamant a lonsdaleite. Fázové změny ve vysokotlakých vzorcích byly zkoumány pomocí ultrarychlých (femtosekundových) rentgenových impulsů vytvořených LCLS.

Podle Krausa se jednalo o první in situ strukturní měření šokového grafitu na diamantový přechod. Před těmito experimenty byly učiněny všechny závěry týkající se tohoto strukturálního přechodu, kdy byly založeny na materiálu, který byl získán po aplikaci rázového pohonu nebo dynamických měření makroskopických veličin, jako je hustota a tlak.

"Nebudete bohatí z našich experimentů, ale šokem indukovaný přechod z grafitu na diamant už má důležité průmyslové aplikace, " řekl. "Například diamanty s velikostí nanometrů pro jemné leštění materiálů jsou vytvářeny detonací výbušnin nesoucích uhlík.Tyto výbuchy typicky vytvářejí tlaky až ~ 0, 5 Mbar, těsně nad prahem tvorby diamantu.Tady ukazujeme, že nad 2 Mbar, struktura lonsdaleitu může být vytvořena ve velmi čisté podobě.Jelikož čistý lonsdaleite je údajně dokonce tvrdší než diamant, je to velmi zajímavé a jiné skupiny se nyní pokouší po experimentu obnovit tyto vzorky. "

menu
menu