✖


Jump to content

Внеземные алмазы

Хотя алмазы на Земле встречаются редко, внеземные алмазы (алмазы, образовавшиеся за пределами Земли) очень распространены. Алмазы настолько маленькие, что содержат всего около 2000 атомов углерода, в изобилии встречаются в метеоритах , и некоторые из них образовались в звездах еще до существования Солнечной системы . [1] Эксперименты под высоким давлением показывают, что большое количество алмазов образуется из метана на ледяных планетах-гигантах Уране и Нептуне , в то время как некоторые планеты в других планетных системах могут представлять собой почти чистый алмаз. [2] Алмазы также встречаются в звездах и, возможно, были первым минералом, когда-либо образовавшимся.

Метеориты

[ редактировать ]
Представление художника о множестве крошечных бриллиантов рядом с горячей звездой.

В 1987 году группа учёных исследовала некоторые примитивные метеориты и обнаружила зерна алмаза диаметром около 2,5 нанометров ( наноалмазы ). В них находились благородные газы которых , изотопная подпись указывала на то, что они пришли из-за пределов Солнечной системы . Анализ других примитивных метеоритов также обнаружил наноалмазы. Записи об их происхождении сохранились, несмотря на долгую и жестокую историю, которая началась с того, что они были выброшены из звезды в межзвездную среду , прошли через формирование Солнечной системы , были включены в планетарное тело, которое позже распалось на метеориты. и наконец разбился о поверхность Земли. [3]

В метеоритах наноалмазы составляют около 3 процентов углерода и 400 частей на миллион массы. [4] [3] Зерна карбида кремния и графита также имеют аномальный изотопный состав. В совокупности они известны как предсолнечные зерна или звездная пыль , и их свойства определяют модели нуклеосинтеза в гигантских звездах и сверхновых . [5]

Неясно, сколько наноалмазов в метеоритах действительно находится за пределами Солнечной системы. Лишь очень небольшая часть из них содержит благородные газы досолнечного происхождения и до недавнего времени изучить их по отдельности не представлялось возможным. В среднем соотношение углерода-12 и углерода-13 соответствует соотношению атмосферы Земли , а соотношение азота-14 и азота-15 соответствует солнечному . Такие методы, как атомно-зондовая томография, позволят исследовать отдельные зерна, но из-за ограниченного числа атомов изотопное разрешение ограничено. [5]

Если большая часть наноалмазов образовалась в Солнечной системе, возникает вопрос, как это возможно. На поверхности Земли является стабильным углеродистым минералом , графит тогда как более крупные алмазы могут образовываться только при тех температурах и давлениях, которые встречаются глубоко в мантии . Однако наноалмазы близки к молекулярному размеру: один из них диаметром 2,8 нм (средний размер) содержит около 1800 атомов углерода. [5] В очень мелких минералах поверхностная энергия важна , и алмазы более стабильны, чем графит, поскольку структура алмаза более компактна. Переход по стабильности составляет от 1 до 5 нм. В еще меньших размерах можно найти множество других форм углерода, таких как фуллерены, а также алмазные ядра, обернутые фуллеренами. [3]

Наиболее богатыми углеродом метеоритами, с содержанием до 7 частей на тысячу по весу, являются уреилиты . [6] : 241  У них нет известного родительского тела, и их происхождение является спорным. [7] Алмазы часто встречаются в сильно потрясенных уреилитах, и считается, что большинство из них образовались либо в результате удара о Землю, либо о другие тела в космосе. [6] [8] : 264  фрагментах метеорита под названием Алмахата Ситта , найденного в Нубийской пустыне Судана Однако гораздо более крупные алмазы были найдены во . Они содержали включения железо- и серосодержащих минералов — первые включения, обнаруженные в внеземных алмазах. [9] Возраст их кристаллов составил 4,5 миллиарда лет, и они образовались при давлении более 20 гигапаскалей. Авторы исследования 2018 года пришли к выводу, что они, должно быть, пришли с уже нетронутой протопланеты размером между Луной и Марсом. [10] [11]

Инфракрасное излучение из космоса, наблюдаемое Инфракрасной космической обсерваторией и космическим телескопом Спитцер , ясно показало, что углеродсодержащие молекулы повсеместно распространены в космосе. К ним относятся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), фуллерены и алмазоиды (углеводороды, имеющие ту же кристаллическую структуру, что и алмаз). [3] Если бы космическая пыль имела такую ​​же концентрацию, грамм ее содержал бы до 10 квадриллионов частиц. [4] но пока имеется мало свидетельств их присутствия в межзвездной среде; их трудно отличить от алмазоидов. [3] закуски Исследование 2014 года, проведенное Джеймсом Кеннеттом из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, имело целью выявить тонкий слой алмазов, разбросанный по трем континентам. Авторы заявили, что это подтверждает их спорную гипотезу о том, что столкновение большой кометы с Землей около 13 000 лет назад вызвало вымирание мегафауны в Северной Америке и положило конец культуре Кловиса в период Младшего дриаса . [12] [13] [14] [15] [16] Однако это исследование имело серьезные недостатки и основывалось на сомнительных и ненадежных методах измерения содержания наноалмазов в отложениях. Более того, большинство заявленных «наноалмазов» на границе Младшего дриаса вообще не являются алмазами, а скорее называются спорными «н-алмазами». Использование «н-алмаза» в качестве маркера воздействия проблематично из-за присутствия в отложениях самородных нанокристаллов меди, которые можно легко спутать с «н-алмазом», если эта спорная углеродная фаза вообще существует. [17] [18] Другие доказательства, подтверждающие гипотезу воздействия позднего дриаса, также были опровергнуты. [19]

Планеты

[ редактировать ]

Солнечная система

[ редактировать ]
Уран , снимок «Вояджера-2» в 1986 году.

В 1981 году Мартин Росс написал статью под названием «Слой льда на Уране и Нептуне — алмазы в небе?» в котором он предположил, что в недрах этих планет можно найти огромное количество алмазов. В Лоуренсе Ливерморе он проанализировал данные ударно-волнового сжатия метана . (CH 4 ) и обнаружил, что экстремальное давление отделило атом углерода от водорода, высвободив его для образования алмаза [20] [21]

Теоретическое моделирование Сандро Скандоло и других предсказало, что алмазы будут образовываться при давлении более 300 гигапаскалей ( ГПа), но даже при более низких давлениях метан будет разрушаться и образовывать цепочки углеводородов. Эксперименты под высоким давлением в Калифорнийском университете в Беркли с использованием ячейки с алмазной наковальней обнаружили оба явления при давлении всего 50 ГПа и температуре 2500 Кельвинов, что эквивалентно глубине 7000 километров под верхушками облаков Нептуна. Другой эксперимент в Геофизической лаборатории показал, что метан становится нестабильным при давлении всего 7 ГПа и 2000 Кельвинов. После формирования более плотные алмазы тонут. Этот «алмазный дождь» преобразует потенциальную энергию в тепло и способствует конвекции , генерирующей магнитное поле Нептуна. [22] [20] [23]

Есть некоторая неопределенность в том, насколько хорошо экспериментальные результаты применимы к Урану и Нептуну. Вода и водород, смешанные с метаном, могут изменить химические реакции. [22] Физик из Института Фрица Габера в Берлине показал, что углерод на этих планетах недостаточно сконцентрирован, чтобы образовать алмазы с нуля. Предположение о том, что алмазы могут образовываться также на Юпитере и Сатурне, где концентрация углерода гораздо ниже, было сочтено маловероятным, поскольку алмазы быстро растворятся. [24]

Эксперименты по преобразованию метана в алмазы обнаружили слабые сигналы и не достигли температур и давлений, ожидаемых на Уране и Нептуне. Однако в недавнем эксперименте использовался ударный нагрев лазерами для достижения температур и давлений, ожидаемых на глубине 10 000 километров под поверхностью Урана. Когда они проделали это с полистиролом , почти каждый атом углерода в материале был включен в кристаллы алмаза за наносекунду. [25] [26]

внесолнечный

[ редактировать ]
Основная статья: Углеродная планета
На Земле природной формой карбида кремния является редкий минерал муассанит . [27]

В Солнечной системе каменистые планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс на 70–90% состоят из силикатов по массе. Напротив, вокруг звезд с высоким соотношением углерода к кислороду могут вращаться планеты, состоящие в основном из карбидов, причем наиболее распространенным материалом является карбид кремния . Он имеет более высокую теплопроводность и более низкое тепловое расширение, чем силикаты. Это привело бы к более быстрому кондуктивному охлаждению у поверхности, но ниже конвекция могла бы быть по крайней мере такой же сильной, как на силикатных планетах. [28]

Одной из таких планет является PSR J1719-1438 b , спутник миллисекундного пульсара . Его плотность как минимум в два раза превышает плотность свинца , и он может состоять в основном из сверхплотного алмаза. Считается, что это остаток белого карлика после того, как пульсар лишил его более 99 процентов массы. [2] [29] [30]

Другую планету, 55 Cancri e , назвали «супер-Землей», потому что, как и Земля, это каменистая планета, вращающаяся вокруг звезды, похожей на Солнце, но ее радиус в два раза больше, а масса в восемь раз больше. Исследователи, открывшие его в 2012 году, пришли к выводу, что он богат углеродом, что делает вероятным наличие большого количества алмазов. [31] Однако более поздние анализы с использованием нескольких измерений химического состава звезды показали, что в звезде на 25 процентов больше кислорода, чем углерода. Это снижает вероятность того, что сама планета является углеродной планетой. [32]

Звезды

[ редактировать ]

Было высказано предположение, что алмазы существуют в богатых углеродом звездах, особенно в белых карликах; Также присутствует карбонадо , поликристаллическая смесь алмаза, графита и аморфного углерода, которая является одной из самых твердых природных форм углерода. [33] и может исходить от сверхновых и белых карликов . [34] Белый карлик BPM 37093 , расположен на расстоянии 50 световых лет (4,7 × 10 14 км) в созвездии Центавра , имеет диаметр 2500 миль (4000 км) и может иметь алмазное ядро, что делает его одним из крупнейших алмазов во Вселенной. По этой причине ей дали прозвище Люси . [35] [36]

В 2008 году Роберт Хейзен и его коллеги из Института Карнеги в Вашингтоне опубликовали статью «Эволюция минералов», в которой они исследовали историю образования минералов и обнаружили, что разнообразие минералов со временем менялось по мере изменения условий. До формирования Солнечной системы в ней присутствовало лишь небольшое количество минералов, включая алмазы и оливин . [37] [38] Первыми минералами, возможно, были небольшие алмазы, образовавшиеся в звездах, поскольку звезды богаты углеродом, а алмазы образуются при более высокой температуре, чем любой другой известный минерал. [39]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Далтон, ТЛ (2006). «Внеземные наноалмазы в космосе». (Глава II) в книге «Ультрананокристаллический алмаз: синтез, свойства и применение» под редакцией О. Шендеровой и Д. Грюн . стр. 23–78.
  2. ^ Перейти обратно: а б Институт радиоастрономии Макса Планка (25 августа 2011 г.). «Планета из алмаза» . Журнал астрономии . Проверено 25 сентября 2017 г.
  3. ^ Перейти обратно: а б с д и Тиленс, Общее собрание акционеров (12 июля 2013 г.). «Молекулярная вселенная». Обзоры современной физики . 85 (3): 1021–1081. Бибкод : 2013РвМП...85.1021Т . дои : 10.1103/RevModPhys.85.1021 .
  4. ^ Перейти обратно: а б Ву, Линда (26 февраля 2008 г.). «Глаза Спитцера идеально подходят для обнаружения алмазов в небе» . Новости Лаборатории реактивного движения . Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинала 9 октября 2016 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  5. ^ Перейти обратно: а б с Дэвис, AM (21 ноября 2011 г.). «Звездная пыль в метеоритах» . Труды Национальной академии наук . 108 (48): 19142–19146. Бибкод : 2011PNAS..10819142D . дои : 10.1073/pnas.1013483108 . ПМК   3228455 . ПМИД   22106261 .
  6. ^ Перейти обратно: а б Калленбах, Р.; Энкрена, Тереза ; Гейсс, Джон; Мауэрсбергер, Конрад; Оуэн, Тобиас; Роберт, Франсуа, ред. (2003). История Солнечной системы на основе изотопных характеристик летучих элементов по результатам семинара ISSI, 14–18 января 2002 г., Берн, Швейцария . Дордрехт: Springer Нидерланды. ISBN  9789401001458 .
  7. ^ «Урейлиты» . Лаборатория метеоритов Северной Аризоны . Университет Северной Аризоны . Проверено 23 апреля 2018 г.
  8. ^ Хатчисон, Роберт (2006). Метеориты: петрологический, химический и изотопный синтез . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  9780521035392 .
  9. ^ Гиббенс, Сара (17 апреля 2018 г.). «Алмазы из космоса образовались внутри давно потерянной планеты» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 18 апреля 2018 года . Проверено 23 апреля 2018 г.
  10. ^ Салазар, Дорис Элин (18 апреля 2018 г.). «Алмазы в метеорите могут прийти с затерянной планеты» . Научный американец . Проверено 23 апреля 2018 г.
  11. ^ Набии, Фарханг; Бадро, Джеймс; Денненвальдт, Тереза; Овейси, Эмад; Кантони, Марко; Эбер, Сесиль; Эль Гореси, Ахмед; Барра, Жан-Аликс; Жилле, Филипп (17 апреля 2018 г.). «Большое планетарное тело, обнаруженное по алмазным включениям в урейлитовом метеорите» . Природные коммуникации . 9 (1): 1327. Бибкод : 2018NatCo...9.1327N . дои : 10.1038/s41467-018-03808-6 . ПМК   5904174 . ПМИД   29666368 .
  12. ^ Коэн, Джули (13 апреля 2017 г.). «Вызвала ли комета заморозки, убившие мамонтов? – Будущее» . Будущее . Проверено 23 сентября 2017 г.
  13. ^ Роуч, Джон (23 июня 2010 г.). «Грибки и фекалии показывают, что комета не убивала млекопитающих ледникового периода?» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 26 июня 2010 года . Проверено 23 сентября 2017 г.
  14. ^ Коэн, Джули (27 августа 2014 г.). «В исследовании изучаются наноалмазы возрастом 13 000 лет из разных мест на трех континентах» . Физика.орг . Проверено 23 сентября 2017 г.
  15. ^ Пинтер, Н.; Скотт, AC; Далтон, TL; Подолл, А.; Кеберл, К.; Андерсон, РС; Ишман, Ю.П. (2011). «Гипотеза воздействия Младшего дриаса: реквием». Обзоры наук о Земле . Том. 106, нет. 3–4. стр. 247–264.
  16. ^ ван Хозель, А.; Хек, WZ; Пеннок, генеральный директор; Друри, MR (2014). «Гипотеза воздействия Младшего дриаса: критический обзор». Четвертичные научные обзоры . Том. 83, нет. 1. С. 95–114.
  17. ^ Далтон, TL; Амари, С.; Скотт, А.; Хардиман, М.; Пинтер, Н.; Андерсон, РС (2017). «Комплексный анализ доказательств наноалмазов, касающихся гипотезы воздействия молодого дриаса». Журнал четвертичной науки . Том. 32, нет. 1. С. 7–34.
  18. ^ Далтон, TL; Амари, С.; Скотт, А.; Хардиман, М.; Пинтер, Н.; Андерсон, РС (2017). «Пролился ли дождь наноалмазов с неба, когда шерстистые мамонты падали по следам Северной Америки 12 900 лет назад?». Микроскопия и микроанализ . Том. 23, нет. 1. С. 2278–2279.
  19. ^ Холлидей, Вэнс Т.; Далтон, Тайрон Л.; Бартлейн, Патрик Дж.; Бослоу, Марк Б.; Бреславски, Райан П.; Фишер, Эбигейл Э.; Хорхесон, Ян А.; Скотт, Эндрю С.; Кеберл, Кристиан; Марлон, Дженнифер; Северингхаус, Джеффри; Петаев Михаил Игоревич; Клейс, Филипп (26 июля 2023 г.). «Комплексное опровержение гипотезы воздействия молодого дриаса (YDIH)» (PDF) . Обзоры наук о Земле . 247 : 104502. Бибкод : 2023ESRv..24704502H . doi : 10.1016/j.earscirev.2023.104502 .
  20. ^ Перейти обратно: а б Скандоло, Сандро; Жанлоз, Раймонд (ноябрь – декабрь 2003 г.). «Центры планет: в лабораториях и компьютерах потрясенная и сжатая материя становится металлической, выделяет алмазы и обнажает раскаленный добела центр Земли». Американский учёный . 91 (6): 516–525. Бибкод : 2003AmSci..91..516S . дои : 10.1511/2003.38.905 . JSTOR   27858301 . S2CID   120975663 .
  21. ^ Росс, Марвин (30 июля 1981 г.). «Слоя льда на Уране и Нептуне — алмазы на небе?». Природа . 292 (5822): 435–436. Бибкод : 1981Natur.292..435R . дои : 10.1038/292435a0 . S2CID   4368476 .
  22. ^ Перейти обратно: а б Керр, РА (1 октября 1999 г.). «Нептун может раздробить метан на алмазы». Наука . 286 (5437): 25. doi : 10.1126/science.286.5437.25a . ПМИД   10532884 . S2CID   42814647 .
  23. ^ Каплан, Сара (25 августа 2017 г.). «На Уран и Нептун идет дождь из сплошных алмазов» . Вашингтон Пост . Проверено 16 октября 2017 г.
  24. ^ Макки, Мэгги (9 октября 2013 г.). «Прогноз алмазного дождя на Сатурне и Юпитере» . Новости природы . дои : 10.1038/nature.2013.13925 . S2CID   124933499 .
  25. ^ Картье, Кимберли (15 сентября 2017 г.). «Алмазы действительно проливают дождь на Нептун, эксперименты завершены» . Эос . дои : 10.1029/2017EO082223 .
  26. ^ Краус, Д.; и др. (сентябрь 2017 г.). «Образование алмазов в сжатых лазером углеводородах в недрах планет» . Природная астрономия . 1 (9): 606–611. Бибкод : 2017НатАс...1..606К . дои : 10.1038/s41550-017-0219-9 . S2CID   46945778 .
  27. ^ Ди Пьерро С.; Гнос Э.; Гробети Б.Х.; Армбрустер Т.; Бернаскони С.М. и Улмер П. (2003). «Породообразующий муассанит (природный α-карбид кремния)». Американский минералог . 88 (11–12): 1817–21. Бибкод : 2003AmMin..88.1817D . дои : 10.2138/am-2003-11-1223 . S2CID   128600868 .
  28. ^ Ниср, К.; Мэн, Ю.; Макдауэлл, А.А.; Ян, Дж.; Прокопенко В.; Шим, С.-Х. (январь 2017 г.). «Тепловое расширение SiC при высоком давлении и температуре и последствия тепловой конвекции в глубоких недрах карбидных экзопланет» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 122 (1): 124–133. Бибкод : 2017JGRE..122..124N . дои : 10.1002/2016JE005158 . ОСТИ   1344574 .
  29. ^ Перкинс, Сид (25 августа 2011 г.). «Алмазная планета вращается вокруг пульсара» . Научные снимки . Американская ассоциация содействия развитию науки . Проверено 25 сентября 2017 г.
  30. ^ Лемоник, Майкл (26 августа 2011 г.). «Ученые обнаружили алмаз размером с планету» . Время . Проверено 2 сентября 2017 г.
  31. ^ Даффи, ТС; Мадхусудхан, Н.; Ли, ККМ (2015). «2.07 Минералогия планет-суперземлей». В Джеральде, Шуберте (ред.). Трактат по геофизике . Эльзевир . стр. 149–178. ISBN  9780444538031 .
  32. ^ Гэннон, Меган (14 октября 2013 г.). « Алмазная» суперземля, возможно, не такая гламурная» . Space.com . Проверено 25 сентября 2017 г.
  33. ^ Хини, Пи Джей; Виченци, ЕП; Де, С. (2005). «Странные алмазы: загадочное происхождение Карбонадо и Фреймсайта». Элементы . 1 (2): 85. Бибкод : 2005Eleme...1...85H . дои : 10.2113/gselements.1.2.85 . S2CID   128888404 .
  34. ^ Шумилова, Т.Г.; Ткачев С.Н.; Исаенко С.И.; Шевчук, С.С.; Раппенглюк, Массачусетс; Казаков В.А. (апрель 2016 г.). «Алмазоподобная звезда» в лаборатории. Алмазоподобное стекло» . Карбон . 100 : 703–709. Бибкод : 2016Carbo.100..703S . doi : 10.1016/j.carbon.2016.01.068 .
  35. ^ «В этот День святого Валентина подари женщине, у которой есть все, самый большой бриллиант в Галактике» . Центр астрофизики . Проверено 5 мая 2009 г.
  36. ^ «Люси в небе с бриллиантами: познакомьтесь с самой дорогой звездой, когда-либо найденной» . Футуризм. 12 июня 2014 года . Проверено 20 мая 2019 г.
  37. ^ «Как развиваются камни» . Экономист . 13 ноября 2008 года . Проверено 26 сентября 2017 г.
  38. ^ Хазен, РМ; Папино, Д.; Бликер, В.; Даунс, RT; Ферри, Дж. М.; Маккой, Ти Джей; Сверженский Д.А.; Ян, Х. (1 ноября 2008 г.). «Минеральная эволюция». Американский минералог . 93 (11–12): 1693–1720. Бибкод : 2008AmMin..93.1693H . дои : 10.2138/am.2008.2955 . S2CID   27460479 .
  39. ^ Вей-Хаас, Майя (13 января 2016 г.). «Жизнь и камни могли эволюционировать на Земле одновременно» . Смитсоновский институт . Проверено 26 сентября 2017 г.

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Extraterrestrial_diamonds&oldid=1230121747"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 79d8e1f8c33c6a4f11ddddfde07575e1__1718901300
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/79/e1/79d8e1f8c33c6a4f11ddddfde07575e1.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Extraterrestrial diamonds - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)