Uma forma bizarra de diamante espacial pode ter suas origens dentro de um planeta morto há muito tempo

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Cristal de lonsdaleíta em uma amostra de meteorito. (Créditos: Tomkins et al., PNAS, 2022)

Traduzido por Julio Batista
Original de Carly Cassella para o ScienceAlert

Cientistas acham que finalmente descobriram por que uma forma super dura de diamante chamada lonsdaleíta é encontrada dentro de um tipo raro de meteorito. Se os pesquisadores estiverem certos, a história de origem do cristal é tão chocante quanto o próprio material.

Ao contrário dos diamantes tradicionais, que são formados quando o grafite é espremido lentamente pelas pressões profundas no manto da Terra, a lonsdaleíta pode ter se formado no caos de uma colisão catastrófica no espaço interplanetário.

Os diamantes comuns consistem em átomos de carbono com todos os quatro elétrons disponíveis ligando-se a um vizinho em um padrão tetraédrico, tornando toda a estrutura robusta o suficiente para tornar o cristal uma das substâncias mais duras da Terra.

Lonsdaleíta também é um cristal feito de carbono, só que com uma estrutura que preserva perfeitamente a forma hexagonal do grafite.

De acordo com modelos de computador, essa estrutura deve tornar o material ainda mais duro que o diamante tradicional. Mas provar essa hipótese é difícil.

A lonsdaleíta é muito rara, e as poucas amostras que foram coletadas até agora são muito, muito mais finas que um fio de cabelo humano, tornando sua análise em laboratório um desafio.

O material bizarro foi identificado pela primeira vez em um meteorito em 1967, e tem confundido os cientistas desde então. Em 2014, um grupo de pesquisadores argumentou que a lonsdaleíta na verdade não era um material distinto e natural, mas sim um diamante convencional que estava simplesmente em desordem.

Nos anos seguintes, no entanto, essa hipótese não resistiu ao escrutínio.

Embora a lonsdaleíta tenha sido encontrada principalmente em um tipo raro de meteorito rochoso chamado ureilita, ela também foi feita em laboratório sob altas temperaturas e identificada na Terra em lugares que se acredita terem sido atingidos por asteroides.

Acredita-se que as ureilitas tenham se originado em um planeta anão há muito obliterado, agora espalhado pelo Sistema Solar na forma de pequenos pedaços de detritos espaciais.

Isso sustenta ainda mais uma teoria de origem de colisão para lonsdaleíta, embora nem todos os cientistas estejam de acordo.

Usando técnicas avançadas de microscopia eletrônica em 18 amostras de ureilita, uma equipe internacional de pesquisadores ampliou a formação de lonsdaleíta como nunca antes.

Os autores dizem que finalmente provaram que a lonsdaleíta pode se formar naturalmente e de uma maneira notavelmente semelhante à forma como os cientistas sintetizam o material em laboratório.

“Há fortes evidências de que há um processo de formação recém-descoberto para a lonsdaleíta e o diamante regular, que é como um processo de deposição de vapor químico supercrítico (VQS) que ocorreu nessas rochas espaciais, provavelmente no planeta anão logo após uma colisão catastrófica”, explicou o microscopista Dougal McCulloch da Universidade RMIT na Austrália.

“A deposição de vapor químico é uma das maneiras pelas quais as pessoas fazem diamantes em laboratório, essencialmente cultivando-os em uma câmara especializada”.

As descobertas estão alinhadas com pesquisas anteriores que também encontraram assinaturas em meteoritos cheios de diamantes que são consistentes com processos VQS de baixa pressão.

Mas ao contrário de alguns outros trabalhos, este sugere que a lonsdaleíta é formada em um ambiente levemente pressurizado de impacto entre uma massa de tamanho suficiente e um planeta anão – não no manto altamente pressurizado de um planeta maior, como é o caso do diamante tradicional.

A maioria das amostras de meteoritos analisadas neste último estudo continha aglomerados de pequenos diamantes embutidos em grafite. Essas seções ricas em diamantes eram vizinhas de locais sem diamantes e, no meio, os pesquisadores costumavam encontrar a estrutura hexagonal da lonsdaleíta.

De acordo com os pesquisadores, se a composição correta do mineral receber um choque grande o suficiente, gás e fluido quentes podem teoricamente se dispersar ao longo de rachaduras e limites de grãos, chocando o grafite na estrutura hexagonal da lonsdaleíta. À medida que a rocha esfria, essas regiões podem formar subgrãos de material superduro

“A natureza nos forneceu um processo para tentar replicar na indústria”, disse o geólogo Andy Tomkins, da Universidade Monash, na Austrália.

“Achamos que a lonsdaleíta poderia ser usada para fazer peças de máquinas minúsculas e ultra-duras se pudermos desenvolver um processo industrial que promova a substituição de peças de grafite pré-moldadas por lonsdaleíta.”

Um dia, poderia até ser um anel de noivado super-raro.

O estudo foi publicado na PNAS.