Bir “katlanmış elmas” kulağa tamamen mantıklı gelmiyor. Ancak, 4.56 milyar yıl önce dev bir çarpışmada yok olan bir cüce gezegenin mantosundan veya çok büyük bir asteroitten gelen, ureilitler olarak bilinen nadir bir göktaşı grubunun içinde bulduğumuz şey tam olarak buydu.

Bu uzay kayalarının içinde, kendine özgü kıvrım desenlerine sahip katmanlı elmaslar bulduk. Keşfimiz bugün Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda yayınlandı .

Şimdi elbette herkes elmasın doğal olarak oluşan en sert malzeme olduğunu biliyor , bu yüzden bariz soru şuydu – Dünya’da (veya uzayda!) katlanmış bir elmas nasıl oluşabilir?!

Bu tam olarak bilim adamlarını aylarca tavşan deliklerine dalayan merak uyandıran türden bir gözlemdi.

Yeni bir analiz tekniği

Evrende en bol bulunan elementlerden biri olan karbon, her türlü yapıyı oluşturabilir. Daha tanıdık olanlar arasında grafit ve elbette elmas bulunur. Ancak, standart kübik elmaslardan bile daha sert olduğu öne sürülen, lonsdaleit olarak bilinen alışılmadık bir altıgen elmas formu da var.

Ekibimiz, gelişmiş analiz tekniklerinin geliştirilmesini sağlayan bir grup insandan oluşmaktadır. CSIRO’da Nick Wilson, Colin MacRae ve Aaron Torpy, göktaşlarındaki elmas, grafit ve lonsdaleit dağılımını haritalamak için elektron mikroskobunda yeni bir yaklaşım geliştirdiler.

Haritalamamız, katlanmış elmasın aslında lonsdaleit olabileceğini öne sürdüğünde, RMIT’den Dougal McCulloch, Alan Salek ve Matthew Field – yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu ( TEM ) adı verilen bir yöntemle daha ayrıntılı bir araştırma yaptık.

Sonuçlar heyecan vericiydi: yaklaşık 1 mikrometre çapında şimdiye kadar keşfedilmiş en büyük lonsdaleit kristalitlerinden (mikroskobik kristaller) bazılarını bulduk. Bu ilgi çekici kıvrım şekilleri, çok sayıda küçük kristalden yapılmış oldukları anlamına gelen polikristal lonsdaleitten oluşuyordu.

Felaketi yeniden inşa etmek

Ve daha da fazlası vardı. Lonsdaleitin kısmen elmas ve grafite dönüştürüldüğünü ve bize meteorlarda meydana gelen olaylar dizisine dair ipuçları verdiğini bulduk. Avustralya Synchrotron’da Helen Brand tarafından yapılan takip çalışması bu sonucu doğruladı.

Elmas, grafit ve lonsdaleit’i 18 farklı ureilite meteoritinde karşılaştırarak, bulduğumuz katlanmış yapıları muhtemelen neyin oluşturduğuna dair bir resim oluşturmaya başladık. İlk aşamada, yüksek sıcaklıklar sayesinde asteroitin mantosunun derinliklerinde katlanan grafit kristalleri, çevreleyen diğer minerallerin büyümesine neden olarak grafit kristallerini bir kenara iter.

İkinci aşama, ureilite ana asteroidini feci şekilde bozan devasa çarpışmanın ardından gerçekleşti. Göktaşlarındaki kanıtlar , bozulma olayının ilerledikçe zengin bir sıvı ve gaz karışımı ürettiğini ileri sürdü.

Bu karışım daha sonra katlanmış grafit kristallerinin değiştirilmesiyle lonsdaleitin oluşmasına neden oldu ve grafitin karmaşık dokularını neredeyse mükemmel bir şekilde korudu. Tabii ki, aslında lonsdaleit veya elmasın katlanması mümkün değildir – önceden var olan şekillerin değiştirilmesiyle oluşturulmuştur.

Bunun, afetten hemen sonra basınç ve sıcaklık düştüğü için sıcak sıvı karışımından kaynaklandığını düşünüyoruz. Daha sonra, kısa bir süre sonra, sıvı daha fazla sıkıştırılıp bir gaz karışımı oluşturmak üzere soğutulduğunda, elmas ve grafit kısmen lonsdaleitin yerini aldı.

Doğadan üretim ipuçları

İşlem, kimyasal buhar biriktirme olarak bilinen elmasları üretmek için kullanılan bir işleme oldukça benzer . Üretilen bu elmaslar, elmas çok sert olduğu için günümüzde endüstride özellikle kesme ve taşlama işlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aradaki fark, lonsdaleitin, şekillendirilmiş grafiti, normalde elmasları büyütmek için kullanılanlardan orta derecede daha yüksek basınçlarda, bir gazdan ziyade süper kritik bir sıvıdan değiştirdiğini düşünüyoruz.

Demek ki doğa bize şekilli ultra sert mikro makine parçalarının nasıl yapılacağına dair ipuçları vermiş görünüyor! Göktaşlarında korunan süreci tekrarlamanın bir yolunu bulabilirsek, önceden şekillendirilmiş grafiti lonsdaleit ile değiştirerek bu makine parçalarını yapabiliriz.

Bu tuhaf katlanmış elmasları inceleyebilmek, baş yazar Andrew Tomkins’in burnunu takip edecek zamanı olduğu için mümkün oldu – biz bu tür araştırmalara “merak odaklı bilim” diyoruz. Bununla birlikte, merak odaklı bilim, önemli atılımlar üretse de, normalde büyük finansman kuruluşları tarafından finanse edilmez. Halihazırda sağlam bir önceki araştırma temeline sahip olan büyük projeler için iyi düşünülmüş ayrıntıları görmekten hoşlanırlar.

Avustralya’nın yenilikçiliğini artırmanın iyi bir yolunun, bilim alanında tanınmış yenilikçilere yılda bir kez araştırma için uygun gördükleri şekilde harcamaları için küçük bir hibe sağlamak olduğunu düşünüyoruz; soru sorulmadı, gerekçe veya takip gerekli değil.

Projemiz gibi merak odaklı araştırmalar için bilim insanlarının tam bir özgürlükle harcanabilecek az miktarda zamana (ve paraya) ihtiyacı vardır; bu, yeniliği yönlendiren yaratıcılığı üretir . Orada başka neler bulabileceğimizi asla bilemezsin.