Ученые вывели новую теорию происхождения алмазов в метеоритах

На днях ученые предложили новое понимание происхождения алмазов в уреилитах (группа каменных метеоритов). Эти алмазы, скорее всего, образовались в результате быстрой ударной трансформации графита (распространенной формы чистого углерода низкого давления) во время одного или нескольких крупных столкновений с материнским астероидом уреилитом в ранней Солнечной системе.

Ранее исследователи предполагали, что алмазы в уреилитах сформированы так же, как и на Земле, — глубоко в мантии планеты, где высокое давление, необходимое для образования алмаза (очень плотная, твердая форма чистого углерода), создается весом вышележащих слоев. Если алмазы в уреилитах образовались таким образом, то первоначальным родительским телом, на котором они образовались, должна была быть большая протопланета — размером с Марс или Меркурий.

Однако новое исследование, проведенное профессором Фабрицио Нестола (Университет Падуи, Италия), доктором Киреной Гудрич (Университетская ассоциация космических исследований Института Луны и планет) и их коллег, показывает, что нет никаких доказательств, требующих образования в условиях высокого статического давления и условия длительного роста глубоких недр планеты.

Команда исследовала алмазы в трех образцах уреилита с помощью электронной микроскопии, микрорентгенографии и рамановской (лазерной) спектроскопии. Их исследования выявили как крупные (размером до 100 микрометров), так и мелкие (размером нанометров) частицы алмаза, а также металлическое железо и графит в богатых углеродом областях, расположенных среди зерен силикатных минералов в этих образцах.

Происхождение алмазов в уреилитах имеет важное значение для моделей формирования планет на ранних этапах формирования Солнечной системы. Современные астероиды, от которых происходит большинство метеоритов, очень малы по сравнению с планетами. Однако модели формирования планет предсказывают, что планеты образовались в результате скопления планетарных зародышей (протопланет) размером от Луны до Марса.

Сторонники гипотезы высокого статического давления, объясняющей происхождение алмазов из уреилита, утверждают, что материнское тело уреилита было одним из этих зародышей. Однако Нестола с соавторами демонстрируют, что присутствие алмазов в уреилитах не требует наличия материнского тела размером с Марс.

Ранее считалось, что алмазы микрометрового размера слишком велики, чтобы образоваться за короткие периоды времени (например, микросекунды), в течение которых сохраняется пиковое давление при ударах. Однако, ученые просчитали, что пиковое ударное давление может длиться 4-5 секунд во время сильного удара, такого как предполагаемое для материнского тела уреилита.

Выяснилось, что этого достаточно для образования алмазов размером 100 микрометров при катализе присутствием металла, процесса, обычно используемого при производстве алмазов в промышленности. Поскольку металл повсеместно связан с углеродными фазами в уреилитах, весьма вероятно каталитическое образование крупных алмазов из исходного графита при ударном сжатии.