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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,其中相对为人所知的包括石墨,还有钻石,也就是金刚石。
当然,大家都知道,金刚石是最坚硬的天然材料。“褶皱金刚石”这个词听起来似乎就不太合理,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或者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,而一些碎片最终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。
一种新的分析技术
对于这些结构奇特的坚硬物质,最显而易见的问题便是,在地球上(或者在太空中)褶皱的金刚石是如何形成的?
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。这种形式的金刚石也被称为蓝丝黛尔石。有预测认为,蓝丝黛尔石甚至比标准的立方体结构的金刚石还要坚硬。
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金刚石与蓝丝黛尔石的原子结构示意图。(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。
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金刚石与蓝丝黛尔石的原子结构示意图。(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。那些有趣的褶皱形状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