Des diamants mystérieusement pliés trouvent leurs origines dans le cataclysme d’une planète naine
Des scientifiques australiens ont découvert des diamants étrangement pliés dans de rares échantillons de météorites. En cherchant comment ils se sont formés, l’équipe a trouvé des preuves qu’ils ont été forgés lors d’un cataclysme sur une ancienne planète naine.
Image d’entête : fragment de météorite obtenue par microanalyse à sonde électronique, présentant les différents minéraux présents. Fer (rouge), magnésium (vert), silicium (bleu), lonsdaleite (jaune) et diamant (rose). (CSIRO)
Le diamant est réputé pour être le matériau naturel le plus dur connu, et en tant que tel, il n’est pas exactement connu pour sa flexibilité. C’est pourquoi les scientifiques qui ont participé à la nouvelle étude ont été surpris de trouver des diamants présentant des structures pliées distinctives dans des météorites.
Ces météorites appartenaient à une classe connue sous le nom d’uréilites, qui sont rares, pierreuses, riches en carbone et contiennent souvent de minuscules diamants. Les chercheurs de l’Organisation fédérale (Australienne) pour la recherche scientifique et industrielle (CSIRO) ont d’abord cartographié la distribution du carbone dans les échantillons et sa forme, notamment le diamant et le graphite. Ce faisant, ils ont trouvé des preuves que le diamant plié était en fait une forme hexagonale peu commune connue sous le nom de lonsdaléite.
Pour confirmer les résultats, les échantillons ont été transmis à une équipe de l’Institut royal de technologie de Melbourne (RMIT), qui les a examinés à l’aide d’un microscope électronique en transmission (MET) à haute résolution. Cet examen a non seulement révélé que les météorites contenaient bien de la lonsdaléite, mais aussi qu’il s’agissait des plus grands cristaux de ce minéral jamais découverts, d’une longueur pouvant atteindre 1 micromètre. Il s’est avéré que les diamants plissés dans la roche étaient constitués de nombreux petits cristaux de lonsdaléite.
Mais cela n’expliquait toujours pas comment ils avaient été pliés. D’autres indices sont apparus lorsque l’équipe a remarqué qu’une partie de la lonsdaléite avait été convertie en graphite et en diamant cubique. L’équipe a ensuite comparé la répartition du diamant, du graphite et de la lonsdaléite dans 18 échantillons différents d’uréilite. A partir de là, ils ont pu reconstituer l’histoire la plus probable.
Andy Tomkins (à gauche), professeur à l’université Monash, et Alan Salek, titulaire d’un doctorat à l’université RMIT, tenant un échantillon de météorite uréilite au centre de microscopie et de microanalyse du RMIT. (Université RMIT)
Lorsqu’ils se sont repliés pour la première fois, les cristaux n’étaient pas encore réellement des diamants, mais plutôt du graphite, un matériau beaucoup plus tendre. Ils se seraient développés dans le manteau d’une planète naine ou d’un gros astéroïde il y a environ 4,5 milliards d’années, lorsque le système solaire était encore en formation. Au fil du temps, les hautes températures et la pression des matériaux environnants ont déformé le graphite pour lui donner la forme pliée que l’on observe aujourd’hui.
Plus tard, le corps parent a dû entrer en collision avec un autre objet massif lors d’un cataclysme qui a peut-être détruit la majeure partie du planétoïde d’origine. Non seulement les matériaux se sont dispersés pour atterrir sur Terre sous forme de météorites, mais ils ont également formé un fluide supercritique qui a transformé le graphite en lonsdaléite. Le résultat final est une lonsdaléite qui a si bien conservé la forme originale du graphite qu’elle a pris l’apparence apparemment impossible d’être pliée.
L’équipe affirme qu’il ne s’agit pas seulement d’une histoire amusante, mais qu’elle pourrait avoir des applications importantes dans la fabrication. Ce processus naturel est assez similaire à la technique de dépôt chimique en phase vapeur actuellement utilisée pour fabriquer des outils et des pièces industrielles en diamant, et il pourrait servir d’inspiration pour fabriquer ces objets à partir de la lonsdaléite. Après tout, cette structure hexagonale est censée être plus de 50 % plus dure que le diamant cubique ordinaire.
Selon le professeur Andy Tomkins, auteur principal de l’étude :
La nature nous a ainsi fourni un processus à essayer de reproduire dans l’industrie. Nous pensons que la lonsdaléite pourrait être utilisée pour fabriquer de minuscules pièces de machine ultra-dures si nous parvenons à mettre au point un processus industriel qui favorise le remplacement des pièces de graphite préformées par de la lonsdaléite.
L’étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) : Sequential Lonsdaleite to Diamond Formation in Ureilite Meteorites via In Situ Chemical Fluid/Vapor Deposition et présentée sur le site de l’Institut royal de technologie de Melbourne : Mysterious diamonds came from outer space, scientists say et sur le site du CSIRO : Dwarf planet diamonds could hold the key to stronger machine parts.