Có điều gì ẩn chứa trong viên kim cương từ vũ trụ rơi xuống Trái Đất vào 4.5 tỷ năm trước?

by X Công Nghệ

Kim cương trên Trái Đất thường được hình thành qua hàng tỷ năm, nằm sâu 150 km trong lòng đất nơi chịu áp suất rất cao và nhiệt độ nóng lên đến 1000 độ C. Tuy nhiên, Trái Đất cũng tồn tại những dạng kim cương nằm trong các thiên thạch rơi xuống Trái Đất từ ngoài không gian. Dạng kim cương này thuộc loại siêu cứng và khác biệt so với kim cương trên Trái Đất.

Các nhà khoa học đã khám phá ra những tinh thể lớn nhất của một loại kim cương rất hiếm có cấu trúc vô cùng khác lạ và đặc biệt mang tên Lonsdaleite (hay kim cương lục giác) so với kim cương trên Trái Đất.

Những viên kim cương lục giác này được tìm thấy trong thiên thạch ureilite từ lớp vỏ bề mặt của hành tinh lùn đã va chạm mạnh với một tiểu hành tinh khác khoảng 4,5 tỷ năm trước. Giống như than và kim cương Trái Đất, kim cương lonsdaleite cũng là một dạng cấu trúc đặc biệt của carbon, trong đó các nguyên tử cacbon của kim cương được sắp xếp theo hình khối còn các nguyên tử cacbon của kim cương lonsdaleite được sắp xếp theo hình lục giác.

Kim cương Lonsdaleite có cấu trúc tinh thể khác kim cương Trái Đất và có độ cứng lớn hơn khoảng 58%. Chính cấu trúc lục giác của kim cương lonsdaleite đã khiến nó cứng hơn hầu hết các viên kim cương có nguồn gốc từ Trái Đất.

Giáo sư Dougal McCulloch đến từ Đại học RMIT cũng đã phát hiện ra những tinh thể lonsdaleite lớn nhất từng được biết đến cho đến nay có kích thước lên đến một micrômet – mỏng hơn rất nhiều so với một sợi tóc của con người.

Lonsdaleite đã được các nhà khoa phát phát hiện lần đầu tiên trong thiên thạch Canon Diablo năm 1967 và được đặt theo tên của nhà tinh thể học người Anh Dame Kathleen Lonsdale.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu 18 thiên thạch ureilite, chủ yếu từ Tây Bắc châu Phi, và một loại được phát hiện tại đồng bằng rộng lớn, khô cằn có tên Nullarbor ở miền nam Australia. Họ đã phân tích các lát cắt của những mảnh thiên thạch này bằng kính hiển vi để xác định lonsdaleite và nguồn gốc của nó.

Giáo sư Andy Tomkins (trái) từ Đại học Monash cùng học giả Tiến sĩ Alan Salek của Đại học RMIT và một mẫu thiên thạch ureilite. Nguồn: Đại học RMIT

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một điều đáng ngạc nhiên rằng lonsdaleite trong các thiên thạch được hình thành từ một chất lỏng siêu tới hạn ở nhiệt độ và áp suất cao. Môi trường khắc nghiệt đó khiến lonsdaleite giữ được hình dạng và kết cấu của than chì. Sau đó, khi môi trường nguội đi và áp suất giảm, lonsdaleite được chuyển hóa một phần thành kim cương.

Điều này cũng chứng minh những viên kim cương đến từ vũ trụ cũng được hình thành với các vật liệu gốc carbon, và khả năng cao là trên hành tinh lùn đã xảy ra những vụ va chạm lớn tạo ra áp lực.

Những nghiên cứu này đã giúp các nhà khoa học hiểu được cấu trúc lục giác của kim cương lonsdaleite cứng hơn cấu trúc hình khối của kim cương thông thường giúp mở ra tương lai phát triển cho ngành công nghiệp vật liệu. Con người có thể tái tạo lại quy trình sản xuất loại kim cương này hoặc ứng dụng để tạo ra những vật liệu siêu cứng khác. Ngoài ra, kim cương lonsdaleite cũng có thể được sử dụng để cắt các vật liệu siêu cứng trên Trái Đất.

“Sự khám này đã cho chúng tôi một ý tưởng để thử nghiệm và nhân rộng kim cương siêu cứng trong ngành công nghiệp. Chúng tôi chưa biết chính xác lonsdaleite cứng như thế nào nhưng theo ước tính về mặt toán học là cứng hơn 58% so với kim cương thông thường, nhưng chưa có phép đo thực tế nào được thực hiện. Chúng tôi cho rằng lonsdaleite có thể được dùng để chế tạo các bộ phận máy siêu nhỏ, siêu cứng nếu chúng tôi có thể phát triển một quy trình nhằm thay thế các bộ phận từ graphite định hình thành kim cương lonsdaleite” – Giáo sư Andy Tomkins chia sẻ.

Xem Thêm