Microfotografia di un'area di carbonio nel meteorite ureilite NWA 7983. Immagine di luce riflessa sovrapposta a una mappa a falsi colori della spettroscopia Raman che mostra la distribuzione del diamante (rosso) e della grafite (blu). Credito:Ryan Jakubek e Cyrena Goodrich
Gli scienziati hanno offerto nuove informazioni sull'origine dei diamanti nelle ureiliti (un gruppo di meteoriti pietrosi). Questi diamanti molto probabilmente si sono formati da una rapida trasformazione da shock da grafite (la forma comune a bassa pressione di carbonio puro) durante uno o più impatti importanti nell'asteroide genitore ureilite nel primo sistema solare.
In precedenza, i ricercatori hanno proposto che i diamanti nelle ureiliti si siano formati come quelli sulla Terra, nel profondo del mantello del pianeta, dove le alte pressioni necessarie per formare il diamante (un molto denso, forma dura di carbonio puro), sono creati dal peso della roccia sovrastante. Se i diamanti nelle ureiliti si formassero in questo modo, quindi il corpo genitore originale su cui si sono formati doveva essere un grande protopianeta, almeno delle dimensioni di Marte o Mercurio.
Però, nuova ricerca condotta dal Prof. Fabrizio Nestola (Università di Padova, Italia), La dott.ssa Cyrena Goodrich (Associazione per la ricerca spaziale delle università presso il Lunar and Planetary Institute) e i loro colleghi mostrano che non ci sono prove che richiedano la formazione sotto le elevate pressioni statiche e le condizioni di lungo tempo di crescita delle profondità interne di un pianeta.
Il team ha studiato i diamanti in tre campioni di ureilite utilizzando la microscopia elettronica, micro diffrazione di raggi X, e spettroscopia Raman (laser). Le loro indagini hanno rivelato grani di diamante sia grandi (fino a 100 micrometri) che piccoli (misurati in nanometri), insieme a ferro metallico e grafite, nelle regioni ricche di carbonio situate tra i grani di minerali di silicato in questi campioni.
Microfotografia dell'ureilite NWA 7983 che mostra aree di diamante e grafite circondate da minerali di silicato Mg-Fe-Ca. Credito:Fabrizio Nestola e Oliver Christ.
"Abbiamo scoperto il più grande diamante a cristallo singolo mai osservato in un'ureilite, "dice la dottoressa Cyrena Goodrich. "È importante che gli ureiliti che abbiamo studiato sono rimasti tutti molto scioccati, sulla base delle prove dei loro minerali di silicato, il che suggerisce fortemente che sia i diamanti grandi che quelli piccoli in queste rocce si sono formati dalla grafite originale tramite processi d'urto".
L'origine dei diamanti nelle ureiliti ha importanti implicazioni per i modelli di formazione planetaria nel primo sistema solare. Asteroidi dei giorni nostri, da cui provengono la maggior parte dei meteoriti, sono molto piccoli rispetto ai pianeti. Però, i modelli di formazione planetaria prevedono che i pianeti si siano formati come risultato dell'accumulo di embrioni planetari (protopianeti) di dimensioni da Luna a Marte. I sostenitori dell'ipotesi dell'alta pressione statica per l'origine dei diamanti di ureilite sostengono che il corpo genitore di ureilite fosse uno di questi embrioni. Però, Nestola e coautori dimostrano che la presenza di diamanti nelle ureiliti non richiede un corpo genitore delle dimensioni di Marte.
In precedenza si pensava che i diamanti di dimensioni micrometriche fossero troppo grandi per essersi formati in brevi periodi di tempo (ad es. microsecondi) durante i quali vengono mantenute le pressioni di picco negli eventi di impatto. Però, Nestola et al. calcolato che le pressioni di picco di shock potrebbero durare per 4-5 secondi durante un impatto maggiore come quello dedotto per il corpo genitore di ureilite. Questo è sufficiente per la formazione di diamanti di dimensioni di 100 micrometri quando catalizzato dalla presenza di metallo, un processo comunemente usato nella produzione di diamanti nell'industria. Poiché il metallo è ubiquitariamente associato alle fasi di carbonio nelle ureiliti, è molto probabile la formazione catalizzata di grandi diamanti dalla grafite originale sotto compressione d'urto.
Il Dr. Goodrich osserva inoltre, "I nostri risultati sono importanti perché non solo indicano un'origine shock per i diamanti nelle ureiliti, come discusso da molti ricercatori precedenti, confutano anche le argomentazioni che sono state fatte per l'ipotesi del grande corpo genitore. Questo tipo di dibattito scientifico e verifica delle ipotesi è una parte essenziale per fare progressi nella scienza".
