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小行星撞击导致产生结构怪异的钻石

2016-12-14

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蓝丝黛尔石其实是普通钻石的一种结构错乱的形式


据科学日报报道,科学家们关于是否存在一种名为蓝丝黛尔石(Lonsdaleite)的钻石形式的争论已经延续了半个世纪之久,蓝丝黛尔石的产生与陨石和小行星撞击有关。 现在美国亚利桑那州立大学的科学家小组展示了所谓的蓝丝黛尔石其实是普通钻石的一种结构错乱的形式。


这项发表在11月20日的期刊《自然通信》上的研究主要作者包括美国亚利桑那州立大学的前访问学者(现属于匈牙利科学院自然科学研究中心)皮特·内梅特(Péter Németh)、亚利桑那州立大学地球和太空探索学院的劳伦斯·加维(Laurence Garvie)和皮特·布瑟克(Peter Buseck)、亚利桑那州立大学勒鲁瓦艾林固态科学中心的俊博青木(Toshihiro Aoki)以及来自德国拜罗伊特大学的纳塔莉亚·杜布罗维斯卡亚(Natalia Dubrovinskaia)和列昂尼德·杜布罗温斯基(Leonid Dubrovinsky)。


“所谓的蓝丝黛尔石其实是我们一直熟悉的钻石立方体形式,只不过它全是缺陷。”皮特·内梅特说道。他表示这可能是因为冲击变质、塑性变形或者非均衡的晶体生长所致。


有关蓝丝黛尔石的辩论始于50多年前。科学家们于1967年在美国亚利桑那州北部巴林杰陨石坑里发现了一个名为魔谷陨石的巨大陨石,后者包含一个具有六边形结构的新钻石形式。他们将其描述为一个与陨石撞击有关的矿物质,并取名为蓝丝黛尔石,以着名的晶体学家凯瑟琳·蓝丝黛尔夫人(Dame Kathleen Lonsdale)为名。


自那时起,“蓝丝黛尔石”就被科学家们广泛的应用于作为古代地球小行星撞击,包括那些导致大灭绝事件的撞击事件的指示器。此外,据称蓝丝黛尔石包含优于普通钻石的机械特性,这使得它具有潜在的工业重要性。而科学家们的主要兴趣点集中于矿物质,尽管他们从未发现或者成功的合成过纯晶体,那怕是非常小的。这成为了科学界一个长久存在的谜题。


美国亚利桑那州立大学的科学家小组为了解答这一谜题,重新调查了魔谷陨石钻石并在实验室环境里模拟了蓝丝黛尔石被发现的环境条件,从而创造出实验室内的合成样本并进行了分析。


利用亚利桑那州立大学固态科学中心的先进电子显微镜,研究小组发现魔谷陨石和实验室内合成的样本里存在新类型的钻石且具有纳米级别的结构复杂性。这产生了蓝丝黛尔石所具有的独特特性。


“大多数晶体都有规则的重复结构,就像墙上堆砌的砖块。” 皮特·内梅特说道。然而,这种规律性也可能发生中断,这就被称为缺陷。“缺陷常常混杂在普通的钻石结构里,就像墙上偶尔会有半块砖或者较长的砖块或者砖块略微的彼此错位。”


这项最新研究的结论便是蓝丝黛尔石和普通的立方钻石并无差异,只不过它受到了冲击或者压力从而导致晶体结构里存在缺陷。这一最新发现导致很多基于蓝丝黛尔石是一种单独的钻石形式的假设的科学研究都需要重新检查。这项研究暗示了冲击和静态压缩可能导致产生强烈缺陷的钻石结构。此外,它还表明魔谷陨石的结构复杂性导致它具备很多有趣的机械特性,它很可能是具有异常硬度的产品候选者。