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Wissenschaftler haben seine Existenz diskutiert. Winzige Spuren lieferten Hinweise. Jetzt haben Forscher die Existenz eines himmlischen Diamanten bestätigt, nachdem sie ihn auf der Erdoberfläche gefunden hatten.
Der Stein, Lonsdaleit genannt, hat eine Härte und Festigkeit, die die eines normalen Diamanten übertrifft. Das seltene Mineral kam über einen Meteoriten hierher, wie neue Forschungen nahelegen.
Laut den Autoren der am 12. September in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Studie könnte der natürliche chemische Prozess, durch den Wissenschaftler glauben, dass Lonsdaleit gebildet wird, einen Weg zur Herstellung von extrem langlebigen Industriekomponenten inspirieren.
Die Offenbarung begann sich zu entfalten, als der Geologe Andy Tomkins, Professor an der Monash University in Australien, draußen war und Meteoriten kategorisierte. Er stieß auf einen seltsamen „gebogenen“ Diamanten in einem Weltraumfelsen in Nordwestafrika, sagte der Co-Autor der Studie, Alan Salek, Doktorand und Forscher an der RMIT University in Australien.
Tomkins theoretisierte, dass der Meteorit, der den Lonsdaleit enthielt, aus dem Mantel eines Zwergplaneten stammte, der etwa 4,5 Milliarden Jahre existierte, sagte Salek.
„Der Zwergplanet wurde dann katastrophal von einem Asteroiden getroffen, wodurch Druck freigesetzt wurde und zur Bildung dieser wirklich seltsamen Diamanten führte“, fügte er hinzu.
Mit ihren hochmodernen Methoden und Möglichkeiten für die Zukunft ist die Entdeckung aufregend, sagte Paul Asimow, Professor für Geologie und Geochemie am California Institute of Technology. Asimow war nicht an der Studie beteiligt.
„Es nutzt wirklich eine Reihe neuerer Entwicklungen in der Mikroskopie, um das, was sie getan haben, so gut zu machen, wie sie es getan haben“, sagte Asimow.
Das Team war in der Lage, den Meteoriten mit Hilfe von Elektronenmikroskopie und fortschrittlichen Synchrotrontechniken zu analysieren, die laut der Studie Karten der Komponenten des Weltraumobjekts erstellten, darunter Lonsdaleit, Diamant und Graphit.
Diamanten und Lonsdaleit können sich auf drei Arten bilden. Es kann über einen langen Zeitraum durch hohen Druck und hohe Temperaturen entstehen, wodurch sich Diamanten auf der Erdoberfläche bilden; der Schock einer Hypergeschwindigkeitskollision eines Meteors; oder die Freisetzung von Dämpfen aus zerbrochenem Graphit, die sich an einem kleinen Diamantfragment festsetzen und darauf aufbauen würden, sagte Asimow.
Die Methode, die das Mineral erzeugt, kann seine Größe beeinflussen, fügte er hinzu. Die Forscher schlugen in dieser Studie vor, dass die dritte Methode die größere Stichprobe bildete, die sie gefunden hatten.
„Die Natur hat uns somit einen Prozess zur Verfügung gestellt, den wir in der Industrie ausprobieren und replizieren können“, sagte Tomkins in einer Pressemitteilung. „Wir glauben, dass Lonsdaleit zur Herstellung winziger, ultraharter Maschinenteile verwendet werden könnte, wenn wir ein industrielles Verfahren entwickeln können, das den Ersatz vorgeformter Graphitteile durch Lonsdaleit fördert.“
Lange vor dieser Entdeckung haben Wissenschaftler über die Existenz von Lonsdaleit diskutiert, sagte Asimow.
„Es scheint eine seltsame Behauptung zu sein, dass wir einen Namen für etwas haben, und wir sind uns alle einig, was es ist“, fügte er hinzu, „und doch gibt es in der Gemeinschaft Behauptungen, dass es kein echtes Mineral, kein echter Kristall ist, dass Sie einen makroskopischen Maßstab haben könnten.“
Wissenschaftler identifizierten erstmals 1967 Teile des Minerals, aber sie waren winzig – etwa 1 bis 2 Nanometer, was 1.000 Mal kleiner ist als das, was bei der jüngsten Entdeckung gefunden wurde, sagte Salek.
Das Auffinden einer größeren Probe hat gezeigt, dass Lonsdaleit nicht nur eine Anomalie von anderen Diamanten ist, sagte Asimow.
Normale Diamanten, wie sie in edlem Schmuck zu sehen sind, bestehen aus Kohlenstoff und haben eine kubische Atomstruktur, sagte Salek. Als härtestes bisher bekanntes Material werden sie auch in der Fertigung eingesetzt.
Lonsdaleit besteht ebenfalls aus Kohlenstoff, hat aber stattdessen eine ungewöhnliche sechseckige Struktur, fügte er hinzu.
Forscher haben schon früher Modelle für die Struktur von Lonsdaleit entwickelt, und sie theoretisierten, dass die hexagonale Struktur es bis zu 58 % härter machen könnte als normale Diamanten, sagte Salek. Diese Härte könnte den seltenen Weltraumdiamanten zu einer wertvollen Ressource für industrielle Anwendungen machen, wenn Wissenschaftler einen Weg finden, mit der neuen Produktionsmethode ausreichend große Mineralien herzustellen.
Jetzt, da Wissenschaftler über dieses Mineral Bescheid wissen, wirft die Entdeckung die Frage auf, ob sie es replizieren können.
Werkzeuge wie Sägeblätter, Bohrer und Bergbaustandorte müssen dauerhaft hart und verschleißfest sein, sodass eine sofortige Versorgung mit Lonsdaleit ihre Leistung noch verbessern könnte, sagte Salek. Und jetzt, mit einer glaubwürdigen wissenschaftlichen Theorie darüber, wie sich diese größeren Ablagerungen gebildet haben, existiert ein grober Plan, um Lonsdaleit in einem Labor herzustellen.
Aus dieser Entdeckung können wir auch mehr über die Wechselwirkungen des Universums lernen, sagte Phil Sutton, Dozent für Astrophysik an der University of Lincoln im Vereinigten Königreich. Sutton war nicht an der Forschung beteiligt.
Um die Geschichte aufzudecken, woher wir kommen und wie wir uns entwickelt haben, fügte er hinzu, ist es wichtig zu wissen, dass Materialien zwischen Umgebungen ausgetauscht wurden – sogar zwischen Sonnensystemen.
Wissenschaftler benannten Lonsdaleite nach der Kristallographin Dame Kathleen Lonsdale, die 1945 als eine der ersten Frauen in die Royal Society of London gewählt wurde.