لأول مرة: علماء يسجلون تحول الغرافيت لنوع نادر من الألماس

دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة ولاية واشنطن أجابت على سؤال لطالما طُرح في الأوساط حول تكوُّن نوع نادر من الألماس خلال ضربات نيزكيَّة كبيرة.

الألماس السداسي أو اللونسداليت (Lonsdaleite) هو نوع قوي من الألماس مقارنة بذلك الذي نستخدمه في خواتم الزفاف، ويظن العلماء أنه يتشكل بطريقة طبيعية عندما تصطدم تلك النيازك الكبيرة الحاملة للغرافيت بالأرض.





حاول العلماء حل لغز الضغط والظروف الأخري اللازمة لتشكيل الألماس السداسي منذ اكتشافه في بقايا نيزك بأريزونا الأمريكية قبل نصف قرن.

اليوم ولأول مرة تمكن فريق من الباحثين بجامعة واشنطن من ملاحظة وتسجيل تشكل ألماس سداسي داخل جرافيت مُتحلل حراريًّا تحت ضغط الصدمة، كاشفين عن تفاصيل مهمة للغاية حول كيفية تشكله.





قد يساعد هذا الاكتشاف علماء الكواكب من خلال استخدام وجود الألماس السداسي في النيازك لتقدير شدة الصدمات.





وقد أصبح هذا البحث ممكنًا بفضل التطوير الغير مسبوق فى قطاع الضغط الديناميكي بمختبر آرجون الوطني (Argonne National Laboratory’s Advanced Photon Source).

ويُعتبر ذلك القطاع هو المُنشأة الأولى من نوعها التي بإمكانها ربط قدرات الضغ المختلفة للموجة الصادمة مع مسرع دوراني تزامني للأشعة السينية (Synchrotron x-rays).

باستخدام تلك الإمكانيات الفريدة، تمكن فريق البحث من أخذ صور لعملية تحول الغرافيت إلى ألماس سداسي.





في هذا الشأن يقول البروفيسور يوجندرا جوبتا بجامعة واشنطن، والذي شارك في الدراسة،: «التحول إلى ألماس سداسي يحدث في ضغط أقل مما كنا نعتقد من قبل ولهذه النتائج تداعيات مهمة للغاية بخصوص تقدير الظروف الدينامو-حراريَّة لمواقع اصطدام النيازك على الأرض.»



تصنيع الألماس:


وجد الفيزيائي ستيفان تورنيور (Stefan Turneaure) من جامعة واشنطن والمشارك في الدراسة، أنَّ تحول البنية الكريستالية من الجرافيت إلى الألماس السداسي النادر يتم تحت درجة ضغط تبلغ 500.000 ضغط جوي، وهي نسبة تقل بأربعة مرَّات عن التقديرات التي وضعتها دراسات سابقة.

من أجل الحصول على النتائج، قذف الباحثون مسبار من فلوريد الليثيوم بسرعة 11.000 ميلًا في الساعة نحو قرص من الغرافيت يبلغ سمكه 2 مليمتر.








بعد ذلك استخدموا نابض المسرع الدوراني التزامني للأشعة السينية (pulsed synchrotron x-rays) للحصول على لقطات كل 150 مليار جزء من الثانية عندما تقوم الموجات الصادمة بضغط عينة الغرافيت.

ولقد أظهر عملهم، وبشكل واضح، تحول عيّنة الغرافيت إلى نوع سداسي من الألماس قبل التحول إلى غبار.

يقول تورنيور في هذا الصدد: «اعتمدت معظم البحوث السابقة على الفحص المجهري للعيّنات بعد حدوث ضغط الصدمة لاستنتاج ماحدث»، ليضيف بعد ذلك : «هذا القياس المتأخر لا يخبرنا بالقصة الكاملة عن ما جرى للمادة خلال ضغط الصدمة.»



المضي قدمًا :


قال تورنيور وجوبتا أن الخطوة القادمة في البحث ستسمح بفحص الظروف اللازمة لاسترجاع الألماس السداسي بعد حدوث الصدمة.

يقول جوبتا: «يعتبر الألماس مادة من السهل جدًا أن تُثار بشأنها وعملنا في هذا المجال بدأ الآن.»





مُعلقًا حول المستقبل يقول: «المضي قدمًا، نحن نخطط لفحص صلابة هذا النوع من الألماس تحت ضغط منخفض، لأنه يعتقد أن يكون أكثر صلابة من الألماس المكعب بنسبة تصل إلى 60%، قد يكون للألماس السداسي عدة استعمالات في الصناعة إذا ما تم استرجاعه بشكل سليم بعد الصدمة.»