https://bodybydarwin.com
Slider Image

Diese Diamanten sind winzig, fehlerhaft und stammen möglicherweise von einem längst verlorenen Planeten

2021

Im Jahr 2008 schoss ein mit winzigen Diamanten besetzter Stein durch kilometerlange Verdickungen von Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid, und sein Äußeres erwärmte sich, als er durch die dicke Luft raste. Ein Teleskop verfolgte seinen Fortschritt und beobachtete, wie der aus Asteroiden gewendete Meteor explodierte. Der gewaltsame Ausbruch, der 23 Meilen über dem Boden ausbrach, warf Fragmente auf ihren Ruheplatz, der im Sand der nubischen Wüste im Sudan dunkel war.

Die Explosion und der Absturz waren nur die letzten Äonen der Empörung, angefangen von einem hohen Druck beim Start eines vielversprechenden Planeten über ein katastrophales Scheitern bis hin zu Milliarden von Jahren ziellosen Streifens durch das Sonnensystem.

Eine neue Studie, die heute in Nature Communications veröffentlicht wurde, bietet eine dramatische Entstehungsgeschichte für den Meteoriten. Basierend auf Materialien, die in den eingebetteten Diamanten gefunden wurden, glauben die Forscher, dass dies der Rest eines längst verlorenen Planeten oder eines planetarischen Embryos sein könnte. eine, die noch in den Kinderschuhen steckte, als das Chaos des frühen Sonnensystems sie auslöschte.

In diesem Fall sind die Diamanten nicht der wichtigste Teil dieser Geschichte. Sie sind nur die Hochleistungsverpackung für viel mehr wertvolle Fracht, die im Inneren aufbewahrt wird. Während ein Juwelier vielleicht ein Stück Stein in einem Diamanten als Makel ansieht, ist es für einen Geologen wertvoll. Aufgrund ihrer starken Kristallstruktur können Diamanten winzige Materialstücke bewahren, die sonst unter der unerbittlichen Veränderlichkeit des Universums im Laufe der Zeit verschwinden würden.

Der Forscher Farhang Nabiei von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz untersuchte die Beziehung zwischen den Diamanten und den sie umgebenden Graphitschichten, als er begann, sich über die darin eingeschlossenen kleinen Stofftaschen Gedanken zu machen.

Bei näherer Betrachtung stellte er fest, dass das Material im Inneren der Diamanten nur bei unglaublich hohen Drücken hätte geformt werden können - viel höher als alles, dem der Meteorit ausgesetzt gewesen wäre, als er auf die Erde stürzte. Diese Diamanten müssen im wahrsten Sinne des Wortes das Gewicht einer ganzen Welt getragen haben. Bei 20 Gigapascal ist es wahrscheinlich, dass der Druck, der zur Bildung dieser Substanzen erforderlich ist, tief in einem Planeten auftritt, der zwischen der Größe von Merkur und Mars liegt.

Dieser Besucher war nicht von Merkur oder Mars. Der Meteorit wurde als Ureilit eingestuft, eine Gruppe von Meteoriten mit mysteriösem Ursprung, Teile eines Planetenkörpers oder Asteroiden, die mit keinem der heute von Menschen aufgezeichneten felsigen Körper vergleichbar sind. Die Forscher wussten bereits, dass was auch immer es war, es wahrscheinlich sein Ende im Zerstörungsderby des frühen Sonnensystems gefunden hatte, aber der Maßstab des Objekts (oder der Objekte) war noch unbekannt, bis die Einschlüsse beschrieben wurden. Die Größe der Diamanten ist ein weiterer Hinweis auf ihre tiefe Herkunft.

Micr100 Mikron scheinen nicht sehr groß zu sein - es ist die Größe eines menschlichen Haares -, aber dies sind viel größere Diamanten, als Sie bei der Umwandlung von Graphit in Diamant in a erhalten würden Schock “, sagt Thomas Sharp, ein Geologe an der Arizona State University, der nicht an der neuen Forschung beteiligt war, sondern Meteoriten mit ähnlichen elektronenmikroskopischen Instrumenten untersucht.

"Ein wichtiges Puzzlestück ist, dass die Diamanten groß und zoniert sind, was die Vorstellung stark unterstützt, dass sie sich tief im Inneren eines Körpers gebildet haben (und nicht zum Beispiel bei einem Aufprall). Rebecca Fischer, eine Planetenwissenschaftlerin an der Harvard University, war es Fischer weist darauf hin, dass sich die Hauptzusammensetzung des Materials (eine Eisen-Schwefel-Verbindung mit Nickel (Ni) und Phosphor (P)) im Inneren des Diamanten wahrscheinlich nur bei hohen Drücken bildet. "Fe3S ist eine gut untersuchte Phase, die nur oberhalb von 21 GPa stabil ist. Das Hinzufügen von Ni und P kann den Druck ändern, bei dem es stabil ist, aber die Autoren argumentieren, dass dies angesichts der Massezusammensetzung, die sie sehen, keine große Auswirkung haben würde. Dies könnte in zukünftigen experimentellen Studien überprüft werden. Es wird auch interessant sein, in Zukunft Diamanten von Ureiliten zu betrachten, um festzustellen, ob sie andere Hochdruckphasen in Einschlüssen eingefangen haben, was die Interpretation der Autoren nachdrücklich unterstützen würde. ", Sagt Fischer.

Dies ist ein weiterer Beweis dafür, dass Protoplaneten oder planetare Embryonen schon früh in der Entstehung des Sonnensystems auftraten, als die Lage weitaus unklarer aussah als heute. Jupiter und die anderen Gasplaneten wuchsen schnell und ihre Schwerkraft (zusammen mit der der Sonne) neigte dazu, kleinere Objekte herumzuwerfen. Diese kleineren Objekte bildeten sich ebenfalls schnell. Frühere Untersuchungen von Isotopen, die in Mars-Meteoriten gefunden wurden, zeigen, dass sich der Planet in den ersten 2 Millionen Jahren der Existenz des Sonnensystems schnell gebildet hat. "Die Implikation war, dass der Mars ein gestrandeter planetarischer Embryo dieser Größe ist, der sehr früh aufgetaucht ist, was darauf hindeutet, dass sich Planetenkörper dieser Größe sehr früh gebildet und an den Szenarien zur Planetenbildung teilgenommen haben", sagt Meenakshi Wadhwa, Direktor des Zentrums für Meteoritenstudien bei ASU, der nicht an der aktuellen Forschung beteiligt war.

"Dynamische Modelle deuten seit langem auf die Anwesenheit vieler mond- bis marsgroßer Körper im inneren Sonnensystem zu Beginn der Akkretion des terrestrischen Planeten hin, aber es wird allgemein angenommen, dass sie entweder in Planeten inkorporiert wurden oder verloren gingen - akkretiert von der Sonne oder Fischer, der zum Beispiel aus dem Sonnensystem ausgeworfen wurde, sagt: "Dies ist ein wirklich faszinierender Beweis dafür, dass wir tatsächlich Proben eines dieser Körper in unserer Meteoritenaufzeichnung haben, der Ureiliten."

Planetenforscher sind sich immer noch nicht sicher, wo genau der Elternkörper, der in Ureilite zerfiel, sich im Sonnensystem gebildet hat, oder wie er letztendlich zerstört wurde, aber sie analysieren Proben aus der ganzen Welt, um mehr über das zu erfahren, was vorher kam .

"Es wurden andere Klassen von Meteoriten untersucht, bei denen vermutet wurde, dass sie von einem größeren Elternkörper stammen, der jedoch nicht in diesem Ausmaß quantifiziert wurde", sagt Wadhwa. Wadhwa untersucht die Chronologie des frühen Sonnensystems, indem er misst, wie früh sich Krusten auf Planetenembryonen gebildet haben (2-4 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems *), und andere Gruppen untersuchen, wie früh sich die dichten Metallkerne früher Planeten bilden mussten (zuvor) das Sonnensystem war 1 Million Jahre alt). Aber herauszufinden, wie alt diese Objekte waren, war eine Sache. Zu schätzen, wie groß sie gewesen wären, ist eine weitere Herausforderung. „Ich würde sagen, dies ist die quantifizierteste Schätzung eines Körpers, dessen Größe nicht mehr aktuell ist. Aus dieser Perspektive ist es aufregend. “, Sagt Wadhwa.

Computermodelle, die die Entstehung des Sonnensystems beschreiben, sagen einen schnellen Entstehungsprozess voraus. Aus der Scheibe aus Gas und Staub, die unseren Stern umgab, wirbelten Gasriesen schnell zusammen, und bald darauf häuften sich mehr felsige Körper an. Während wir heute nur vier felsige Planeten haben, die von Monden und Asteroiden übersät sind, gab Nabiei in den ersten 10 Millionen Jahren des Sonnensystems an, dass es Dutzende von Planetenembryonen gegeben haben könnte, von denen jeder so viel Material ansammelt wie es könnte.

Es war, gelinde gesagt, überfüllt. Und wie in jeder überfüllten Umgebung kam es manchmal zu Kollisionen. Gelegentlich handelte es sich um kreative Prozesse, bei denen bei einem Absturz unser Mond aufkam. Aber in anderen Fällen waren sie verheerend.

Auch die Meteoritenfragmente aus der Wüste zeugen von diesem zerstörerischen Prozess. Die Diamanten sind für Meteoriten relativ groß - mit einem Durchmesser von etwa 10 Mikrometern. Die Größe der Diamanten wurde in der früheren Literatur beschrieben. Die neuen Forschungen von Nabiei und Kollegen zeigen jedoch, dass die Diamanten nicht nur als Zeitkapseln aus den Anfängen unseres 4, 6 Milliarden Jahre alten Sternensystems dienen, sondern auch ein Beweis für raue interplanetarische Beziehungen sind.

Die Diamanten waren von Graphitschichten umgeben, was nicht so ungewöhnlich ist. Graphit und Diamant sind unterschiedliche Formen desselben Materials, nämlich Kohlenstoff. Aufgrund der Ausrichtung der Diamanten glaubt Nabiei jedoch nicht, dass sie sich aus dem umgebenden Graphit gebildet haben. Stattdessen verwandelten sich die Diamanten während eines riesigen, schockierenden Ereignisses wahrscheinlich teilweise in Graphit, wahrscheinlich dieselbe Kollision, die sie von ihrem Mutterkörper, dem unglückseligen Planetesimal, trennte.

Es gibt noch viele andere Ureilit-Proben, die untersucht und getestet werden müssen, um festzustellen, ob sie in das Bild des längst verlorenen Planeten passen, das diese Forschung für uns gezeichnet hat.

"Es stellt sich die Frage, gibt es mehr von diesen?", Sagte Sharp. "Gibt es andere Proben mit Diamanten, die einer weiteren Charakterisierung bedürfen, um festzustellen, ob sie sich im Gegensatz zu Schockereignissen in großen Körpern gebildet haben?"

„Wir haben ein Bild basierend auf einer bestimmten Ureilit-Probe erstellt. Jetzt versuchen wir, die anderen Proben zu betrachten und sie in das Bild einzupassen“, sagt Nabiei. Ich frage, ob es wie ein Puzzle ist und er lacht und stimmt zu. "Zumindest wissen wir jetzt, dass es ein großes Rätsel ist", sagt Nabiei.

Nabiei freut sich darauf, seine Arbeit vorzustellen und mit anderen Forschern über das Papier zu sprechen. Er sagte, er habe ursprünglich geplant, diese Forschung bei einem Treffen der American Geophysical Union im vergangenen Dezember zu diskutieren.

"Ich war sehr aufgeregt, mit den Leuten und allen Wissenschaftlern darüber zu sprechen, aber es ist nicht passiert, sagt Nabiei. Er ist Iraner, und das kürzliche Reiseverbot bedeutete, dass ihm ein Visum verweigert wurde." Ich werde präsentieren es in Paris, aber zumindest für den Moment sind die USA für uns tabu. "

Nabiei wird seine Forschungen in der Schweiz fortsetzen und dabei winzige Fragmente verwenden, um einige der klaffendsten Löcher in der Geschichte unseres Sonnensystems zusammenzufügen.

„Wir betrachten Einschlüsse im zweistelligen Nanometerbereich und sprechen dann von Planeten mit einem Durchmesser von Tausenden von Kilometern“, sagt Nabiei. „Es ist wie mit zwei Extremen der Größenordnung. Ich könnte mir niemals vorstellen, dass ich durch Mikroskopie über die Entstehung von Planeten sprechen könnte. Es ist, als würde man die Grenzen dessen verschieben, was wir sehen können. “

Stephen Hawking glaubt zu wissen, was vor Beginn der Zeit passiert ist

Stephen Hawking glaubt zu wissen, was vor Beginn der Zeit passiert ist

Elektroflugzeuge könnten bald zum Industriestandard werden

Elektroflugzeuge könnten bald zum Industriestandard werden

Es ist Zeit, die schmutzigen Filter zu reinigen, die Sie vermieden haben

Es ist Zeit, die schmutzigen Filter zu reinigen, die Sie vermieden haben