Le professeur Andy Tomkins (à gauche) de l’Université Monash avec Alan Salek, doctorant de l’Université RMIT, et un échantillon de météorite d’ureilite. Crédit : Université RMIT
Des diamants rares provenant d’une ancienne planète naine de notre système solaire se sont peut-être formés peu de temps après la collision de la planète naine avec un gros astéroïde il y a environ 4,5 milliards d’années.
Une équipe de scientifiques affirme avoir confirmé l’existence de lonsdaleite, une forme hexagonale rare de diamant, dans les météorites ureilite du manteau d’une planète naine.
Lonsdaleite porte le nom de la célèbre cristallographe britannique pionnière Dame Kathleen Lonsdale, qui fut la première femme élue membre de la Royal Society.
L’équipe de recherche, composée de scientifiques de l’Université Monash, de l’Université RMIT, du CSIRO, du Synchrotron australien et de l’Université de Plymouth, a trouvé des preuves de la formation de la lonsdaleite dans les météorites ureilite. Ils ont publié leurs conclusions le 12 septembre dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS). Le professeur géologue Andy Tomkins de l’Université Monash a dirigé l’étude.
La lonsdaleite, également connue sous le nom de diamant hexagonal en référence à la structure cristalline, est un allotrope de carbone avec un réseau hexagonal, par opposition au réseau cubique du diamant conventionnel. Il a été nommé d’après Kathleen Lonsdale, une cristallographe.
Le professeur du RMIT Dougal McCulloch, l’un des principaux chercheurs impliqués, a déclaré que l’équipe avait prédit que la structure hexagonale des atomes de lonsdaleite les rendait potentiellement plus durs que les diamants normaux, qui avaient une structure cubique.
“Cette étude démontre catégoriquement que la lonsdaleite existe dans la nature”, a déclaré McCulloch, directeur de l’installation de microscopie et de microanalyse du RMIT.
“Nous avons également découvert les plus grands cristaux de lonsdaleite connus à ce jour, d’une taille inférieure à un micron, beaucoup, beaucoup plus fins qu’un cheveu humain.”
Selon l’équipe de recherche, la structure inhabituelle de la lonsdaleite pourrait aider à éclairer de nouvelles techniques de fabrication de matériaux ultra-durs dans les applications minières.
Quelle est l’origine de ces mystérieux diamants ?
McCulloch et son équipe RMIT, le doctorant Alan Salek et le Dr Matthew Field, ont utilisé des techniques avancées de microscopie électronique pour capturer des tranches solides et intactes des météorites afin de créer des instantanés de la formation de la lonsdaleite et des diamants réguliers.
“Il existe des preuves solides qu’il existe un processus de formation nouvellement découvert pour la lonsdaleite et le diamant ordinaire, qui ressemble à un processus de dépôt chimique en phase vapeur supercritique qui a eu lieu dans ces roches spatiales, probablement sur la planète naine peu de temps après une collision catastrophique”, a déclaré McCulloch. a dit. .
“Le dépôt chimique en phase vapeur est l’une des façons dont les gens fabriquent des diamants en laboratoire, en les cultivant essentiellement dans une chambre spécialisée.”
Le professeur Dougal McCulloch (à gauche) et le chercheur au doctorat RMIT Alan Salek avec le professeur Andy Tomkins (à droite) de l’Université Monash au RMIT Center for Microscopy and Microanalysis. Crédit : Université RMIT
Tomkins a déclaré que le groupe a proposé que la lonsdaleite dans les météorites se forme à partir d’un fluide supercritique à des températures élevées et des pressions modérées, préservant presque parfaitement la forme et les textures du graphite préexistant.
“La lonsdaleite a ensuite été partiellement remplacée par du diamant lorsque l’environnement s’est refroidi et que la pression a chuté”, a déclaré Tomkins, ARC Future Fellow à la School of Earth, Atmosphere and Environment de l’Université Monash.
« La nature nous a fourni un processus à tester et à reproduire dans l’industrie. Nous pensons que la lonsdaleite pourrait être utilisée pour fabriquer de minuscules pièces de machine ultra-dures si nous pouvons développer un procédé industriel qui favorise la substitution de la lonsdaleite aux pièces en graphite préformées.
Tomkins a déclaré que les résultats de l’étude ont aidé à résoudre un mystère de longue date sur la formation des phases carbonées dans les uréilites.
Le pouvoir de la collaboration
Le Dr Nick Wilson du CSIRO a déclaré que la collaboration de la technologie et de l’expertise des différentes institutions impliquées a permis à l’équipe de confirmer Lonsdaleite en toute confiance.
Au CSIRO, un microanalyseur à sonde électronique a été utilisé pour cartographier rapidement la distribution relative du graphite, du diamant et de la lonsdaleite dans les échantillons.
“Individuellement, chacune de ces techniques nous donne une bonne idée de ce qu’est ce matériau, mais pris ensemble, c’est vraiment l’étalon-or”, a-t-il déclaré.
Référence : “Formation séquentielle de lonsdaleite à diamant dans les météorites d’ureilite à travers Sur place Chemical Vapor/Fluid Deposition » par Andrew G. Tomkins, Nicholas C. Wilson, Colin MacRae, Alan Salek, Matthew R. Field, Helen EA Brand, Andrew D. Langendam, Natasha R. Stephen, Aaron Torpy, Zsanett Pintér, Lauren To Jennings et Dougal G. McCulloch, 12 septembre 2022, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2208814119