太空钻石在一颗破碎的矮行星的残骸上闪闪发光

如今，我们的太阳系相当稳定。有八颗行星（对不起，冥王星）围绕太阳运行，几乎没有被小行星撞击的风险。但情况并非一直如此。

大约 45 亿年前，太阳系刚刚形成，大块岩石频繁与缓慢生长的矮行星相撞。碰撞的结果往往对两颗行星都造成了灾难性的影响，使它们变成了至今仍在撞击地球的碎屑。但有时这些剧烈的碰撞会产生一些闪亮的新物质——甚至可能是钻石。

根据本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇新论文，在太阳系早期，一颗小行星将一颗矮行星撞成碎片时，很可能就是这种情况。作者说，这次碰撞非常剧烈，引发了一系列事件，导致矮行星地幔中的石墨变成了现在陨石中发现的钻石。

研究人员表示，这些太空宝石形成的爆炸过程甚至可能启发一种制造比人类开采的钻石更坚硬的实验室培育钻石的方法。

“我们总是说钻石是最坚硬的材料。这是自然的，我们在实验室中制造不出比钻石更坚硬的东西。然而，多年来有研究表明，有些形式的钻石似乎实际上比单晶钻石更坚硬。这将非常有用，”亚利桑那州立大学陨石研究中心的研究科学家劳伦斯·加维 (Laurence Garvie) 表示，他没有参与这项新研究。“这是一个假设，可能会增加对这些材料形成方式的新理解。”他补充说，这种可能性对于各种工业和消费者用途都很诱人。

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在地球上，当碳沉积物受到高压和高温时，钻石就会出现，这通常是由于地壳深处的地质过程所致。但对于富含碳的陨石（称为无球粒陨石）而言，这种解释根本说不通，因为这种陨石神秘地充满了太空钻石。加维解释说，需要相当大的质量才能对碳施加足够的压力，远远超过这些古老岩石可能来自的矮行星。相反，一些陨石学家提出，撞击产生的冲击引发了这种转变。

但皇家墨尔本理工学院的物理学研究员、新论文的作者之一艾伦·萨利克 (Alan Salek) 表示，单靠冲击并不能完全解释无球粒陨石中的晶体。例如，陨石中的钻石比在模拟假设条件的实验室实验中产生的钻石要大得多，他说。

此外，科学家还发现，这些无底石的成分存在不一致之处。有些似乎没有钻石的痕迹。另一些则含有碳晶体，与订婚戒指上的宝石明显不同：这些结构有更多的褶皱，原子看起来是六边形而不是立方体。人们认为，这些额外的边使材料更坚硬。

但正如领导最新研究的莫纳什大学地球科学家安德鲁·汤姆金斯在给《大众科学》的电子邮件中所写的那样，“当然每个人都知道钻石非常坚硬，所以它不可能折叠。”

在研究了无球粒陨石中碳的原子特性后，汤姆金斯、萨利克和他们的同事设计了一种情景，他们说这种情景可以解释这些宝石的所有怪癖。故事是这样的，当一颗小行星撞击活跃早期太阳系中的一颗矮行星时，它冲进了无球粒陨石母体深处，引发了一系列事件。

这颗矮行星含有折叠石墨。汤姆金斯解释说，一旦小行星撞击，剧烈的碰撞就会释放地幔的压力，就像拧开汽水瓶盖一样。这种快速减压导致地幔的一部分熔化并释放出液体和气体，然后与矿物质发生反应。这种活动迫使行星中的折叠石墨转变为六边形晶体。后来，随着压力和温度下降，规则的立方钻石也形成了。

这些晶体的六边形结构仍存在争议。一些科学家认为，这种形状使它们成为一种不同的钻石，称为六方晶系金刚石。这种宝石于 1967 年在亚利桑那州的迪亚布罗陨石坑首次被发现，此后在世界各地的其他撞击地点也发现了这种宝石。其他人则认为，这种材料就像是无序钻石形成的快照。加维和他的同事给出了其他解释，比如钻石具有类似石墨的共生结构。但萨利克和汤姆金斯表示，他们的新研究明确证明了这种以六方晶系金刚石为基础的宝石确实是六方钻石，因此应该归类为六方晶系金刚石。

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不管它的定义如何，科学家们倾向于认为这种物质可能具有宝贵的特性。一次试图重新制造蓝丝黛尔石的间接测量表明，这种物质比立方体的强度高 58%。如果这种物质可以在实验室中人工制造，Garvie 说，“可能性是无穷无尽的”，并描述了它作为保护涂层的潜在用途，比如 iPhone 或相机镜头。Salek 建议制造锯子和其他切割工具，刀片非常坚硬，不会变钝。

然而，萨利克和汤姆金斯发现的晶体只有人类头发的 2% 大小。所以不要指望很快就能用一颗罕见的无球粒钻石来表达你的爱意。但萨利克补充道，“我们希望能够（从太空）模拟这个过程，制造出更大的晶体。”