الماس‌های فرازمینی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

علی‌رغم کمیاب بودن الماس‌هایی که در زمین یافت می‌شوند، الماس‌های فرازمینی کاملاً متداول و رایج هستند. این الماس‌ها گاهی حدود تنها ۲۰۰۰ اتم کربن دارند و حتی برخی معتقدند پیدایش آنها به قبل از ایجاد منظومه برمیگردد.[۱] آزمایش‌های فشار بالا نشان می‌دهد که مقادیر زیادی الماس از متان در سیارات غول‌پیکر یخی اورانوس و نپتون تشکیل شده‌اند، در حالی که برخی از سیارات در سایر منظومه‌های سیاره‌ای ممکن است تقریباً الماس خالص باشند.[۲] الماس در ستارگان نیز یافت می‌شود و ممکن است اولین ماده معدنی باشد که تا کنون تشکیل شده است.

شهاب سنگ‌ها[ویرایش]

تصور هنرمند از انبوهی از الماس‌های ریز در کنار یک ستاره داغ.

در سال ۱۹۸۷ الماس‌هایی با قطر حدود ۲٫۵ میلیمتر توسط گروهی خاص از دانشمندان پیدا شد. نشانه ای که معلوم بود آنها از جای دیگری آمدند، گازهای نفوذی در داخل آنها بود. سابقه پیدایش آنها علیرغم یک تاریخ طولانی و خشونت‌آمیز حفظ شد که از زمانی شروع شد که آنها از یک ستاره به محیط بین ستاره ای پرتاب شدند، از طریق تشکیل منظومه شمسی گذشتند، در یک جسم سیاره ای گنجانده شدند که بعداً به شهاب سنگ‌ها تقسیم شد. و در نهایت روی سطح زمین سقوط کرد[۳]

نانو الماس‌ها حدود ۳ درصد کربن و حدود ۴۰۰ قسمت از یک میلیون جرم را در شهاب سنگ‌های آسمان تشکیل می‌دهند.[۴][۳] الگوهای ایزوتوپی غیرعادی در دانه‌های کاربید سیلیکون و گرافیت نیز یافت می‌شود. در مجموع آنها به عنوان دانه‌های ماقبل خورشیدی یا دود ستاره ای شناخته می‌شوند و خواص آنها مدل‌های سنتز هسته را در ستارگان غول پیکر و ابرنواخترها محدود می‌کند.[۵]

تعداد این نانو الماس‌ها در منظومه مشخص نیست. اما تنها بخش بسیار کوچکی از آنها حاوی گازهای نجیب با منشأ پیش از خورشید هستند. مطالعه جداگانه و مجزایی در این باره تا به حال وجود نداشته است. به‌طور متوسط، نسبت کربن ۱۲ به کربن ۱۳ با جو زمین مطابقت دارد در حالی که نسبت نیتروژن ۱۴ به نیتروژن ۱۵ با خورشید مطابقت دارد. تکنیک‌هایی مانند توموگرافی کاوشگر اتمی امکان بررسی تک‌دانه‌ها را فراهم می‌کند. کم بودن تعداد اتم‌ها، پیدا کردن منشأ ایزوتوپ‌ها کمی ناممکن است.[۵]

کمی ممکن است عجیب باشد که چگونه نانو الماس‌ها همگی در منظومه شمسی تشکیل شده‌اند. در سطح زمین، گرافیت ماده معدنی کربنی پایدار است، در گوشته زمین و در شرایط مهیا با دما و فشار خاص، تنها الماس‌های خیلی بزرگ تشکیل می‌شوند. با این حال، نانو الماس‌ها به اندازه مولکولی نزدیک هستند: یکی با قطر ۲٫۸ نانومتر، اندازه متوسط، حاوی حدود ۱۸۰۰ اتم کربن است. در موادی که معدنی هستند و کوچک هستند، انرژی سطحی حائز اهمیت است و الماس از گرافیت پایدارتر است، زیرا ساختار الماس فشرده تر است. کراس اوور در پایداری بین ۱ تا ۵ است نانومتر حتی در اندازه‌های کوچکتر، انواع دیگری از کربن مانند فولرن‌ها و همچنین هسته‌های الماس پیچیده شده در فولرن‌ها یافت می‌شود.[۳]

اوریلیت‌ها غنی‌ترین شهاب‌سنگ‌های کربن در اطراف زمین هستند و فراوانی وزنی تا ۷ قسمت در هزار دارند.[۶]این شهاب‌سنگ‌ها بدن والدین مشخصی ندارند و منشأ آنها بحث‌برانگیز است.[۷] الماس‌ها در اوریلیت‌های بسیار شوکه شده رایج هستند و تصور می‌شود که اکثر آنها یا در اثر ضربه برخورد با زمین یا سایر اجسام در فضا به وجود آمده‌اند.[۶][۸]: ۲۶۴ با این حال، الماس‌های بسیار بزرگ‌تری در قطعات شهاب سنگی به نام آلماهاتا سیتا یافت شد که در صحرای نوبی سودان یافت شد. این پیش سیاره باید حاوی مواد معدنی حاوی آهن و گوگرد باشد.[۹] در سال ۲۰۱۸، با استفاده از تکنولوژی بهینه‌سازی و تحلیل شهاب‌سنگ‌های فرازمینی، نویسندگان به این نتیجه رسیدند که بزرگ‌ترین الماس‌های تشکیل شده در فضا باید از یک پیش سیاره دیگر دست نخورده با اندازه ای بین ماه و مریخ آمده باشند. این پیش سیاره باید حاوی مواد معدنی حاوی آهن و گوگرد باشد و قدمت آن بر روی بلورهای ۴٫۵ میلیارد ساله باشد. با این حال، تاکنون هیچ اثر از این پیش سیاره در فضا یافت نشده است.[۱۰][۱۱]

جالب است که به تازگی اثبات شده است که مولکول‌های حاوی کربن در همه جای دنیا می‌تواند وجود داشته باشد. انتشارات فروسرخ از فضا و رصدخانه فضایی فروسرخ و تلسکوپ فضایی اسپیتزر بر این موضوع صحه گذاشته‌اند. اینها عبارتند از هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه ای (PAHs)، فولرن‌ها و الماسوئیدها (هیدروکربن‌هایی که ساختار کریستالی مشابهی با الماس دارند).[۳] ۱۰ کوادریلون قابلیت حمل یک گرم از آن در فضا می‌باشد، این عددی بسیار اعجاب‌انگیز است[۴] نکته مهم آن است که به شدت تشخیص آنها از الماس کاری صعب و دشوار و طاقت فرسا است.[۳] hors مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۴ به رهبری جیمز کنت در دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا، پخش بودن لایه نازکی از الماس را در سه قاره جهان تأیید کرد. همچنین نویسندگان گفتند که این فرضیه بحث‌برانگیز آنها را تأیید می‌کند که اصابت دنباله داری عظیم با سیاره ما در حدود ۱۳۰۰۰ سال پیش باعث انقراض مگافون‌ها در آمریکای شمالی و پایان دادن به فرهنگ کلوویس در دوره جوانتر دریاس شد.[۱۲][۱۳][۱۴][۱۵][۱۶] داده‌های نانو الماس گزارش‌شده توسط برخی به عنوان قوی‌ترین شواهد فیزیکی برای فرضیه تأثیر درایاس جوان در نظر گرفته می‌شود. شک برانگیز بودن و بی‌اعتمادی نسبی به این مطالعه نیز از ابتدا مشخص بود. علاوه بر این، بیشتر «نانو الماس» گزارش شده در مرزی به همین اسم اصلاً الماس نیستند، بلکه به عنوان «n-الماس» بحث‌برانگیز گزارش شده‌اند. استفاده از «n-الماس» به عنوان نشانگر ضربه، به دلیل وجود نانوبلورهای مس در رسوبات ایراد بزرگی است که به راحتی می‌توان آن را با «n-الماس» اشتباه گرفت، حتی اگر آن فاز کربن مشکل ساز آن وجود داشته باشد.[۱۷][۱۸] همه شواهد تأیید کننده این نظریه کاملاً رد شده و مورد قبول نیست.[۱۹]

سیارات[ویرایش]

منظومه شمسی[ویرایش]

اورانوس، تصویربرداری شده توسط وویجر ۲ در سال ۱۹۸۶.

در سال ۱۹۸ مارتین راس مقاله ای تحت عنوان لایه یخ در اورانوس و نپتون و الماس در آسمان؟ را منتشر کرد. در لاورنس لیورمور، او داده‌های حاصل از فشرده‌سازی موج شوک متان (CH4) را تجزیه و تحلیل کرده بود و دریافت که فشار شدید اتم کربن را از هیدروژن جدا می‌کند و آن را آزاد می‌کند تا الماس تشکیل دهد.[۲۰][۲۱]

مدل‌سازی نظری توسط ساندرو اسکاندولو و دیگران پیش‌بینی کرد که الماس‌ها در فشار بیش از ۳۰۰ گیگا پاسکال (GPa) تشکیل می‌شوند، اما نکته ای باید توجه کرد و آن این است که این ماده (متان) در فشارهای پایین‌تر هم امکان مختل شدنش وجود دارد. آزمایش‌های فشار بالا در دانشگاه کالیفرنیا برکلی با استفاده از سلول سندان الماسی هر دو پدیده را در تنها ۵۰ گیگا پاسکال و دمای ۲۵۰۰ کلوین، معادل اعماق ۷۰۰۰ کیلومتری زیر قله‌های ابر نپتون، یافتند. ناپایدار بودن شیمیایی متان در دما و فشار ۲۰۰۰ کلوین و ۷ گیگا پاسکال در آزمایشگاه دانشکده ژئوفیزیک اثبات شد. همچنین غرق شدن تمامی الماس‌های متراکم تر کاملاً محتمل است. این «باران الماس» انرژی بالقوه را به گرما تبدیل می‌کند و به حرکت همرفتی که میدان مغناطیسی نپتون را ایجاد می‌کند کمک می‌کند.[۲۲][۲۰][۲۳]

هنوز هم دربارهٔ اینکه چه مقدار نتایج حاصله قابل استناد است وجود دارد. آب و هیدروژن مخلوط شده با متان ممکن است واکنش‌های شیمیایی را تغییر دهد.[۲۲] یک فیزیکدان در مؤسسه فریتز هابر در برلین نشان داد که کربن موجود در این سیارات به اندازه کافی برای تشکیل الماس از ابتدا متمرکز نیست. به دلیل سریع حل شدن الماس، وجود و تشکیل شدن الماس در مشتری و زحل رد شد. جایی که غلظت کربن بسیار کمتر است.[۲۴]


فراخورشیدی[ویرایش]

در منظومه شمسی، سیارات سنگی عطارد، زهره، زمین و مریخ حدوداً ۷۰ تا ۹۰ درصد از جرم آن‌ها از سیلیکات تشکیل شده‌اند. برعکس، ستارگانی که نسبت کربن به اکسیژن بالایی دارند، ممکن است توسط سیاراتی که عمدتاً از کاربید هستند در مدار قرار بگیرند. این سیارات با استفاده از کاربید سیلیکون به عنوان رسانای حرارتی بالاتری و انبساط حرارتی کمتری دارند. این امر منجر به سرد شدن رسانای سریع‌تر در نزدیکی سطح می‌شود، اما کاهش همرفت می‌تواند حداقل به اندازه سیارات سیلیکاتی قوی باشد.[۲۵]

در کنار یک برخ اختر میلی ثانیه ای یکی از سیاره‌ها با نام PSR J1719-1438 b وجود دارد. با وجود از بین رفتن جرم زیادی از خود، چگالی دوبرابر سرب دارد. اعتقاد بر این است که پس از آن که برج اختر بیش از ۹۹ درصد از جرم خود را از بین برد، باقیمانده یک کوتوله سفید است.[۲][۲۶][۲۷]

55 Cancri e نام سیاره ای شبیه به زمین است که «ابر زمین» به آن گفته می‌شود، ویژگی همچون چرخش به دور خورشید، بین آن و زمین مشترک است، اما شعاع آن دو برابر و جرم آن هشت برابر است. وجود الماس و کربن فراوان در این سیاره توسط دانشمندان کشف شد.[۲۸] با این حال، تجزیه و تحلیل‌های بعدی با استفاده از معیارهای چندگانه برای ترکیب شیمیایی ستاره نشان داد که این ستاره ۲۵ درصد بیشتر از کربن اکسیژن دارد. این باعث می‌شود که احتمال اینکه سیاره خود یک سیاره کربنی باشد کمتر می‌شود.[۲۹]

ستاره‌ها[ویرایش]

کوتوله‌های سفید کاندید سیاره ای مناسبی برای وجود الماس می‌باشد. ترکیبی چند بلوری از الماس به اسم کربنادو، گرافیت، و کربن بی‌شکل، که یکی از سخت‌ترین اشکال طبیعی کربن است، نیز وجود دارد،[۳۰] و می‌تواند از ابرنواخترها و کوتوله‌های سفید ناشی شود.[۳۱] کوتوله سفید BPM 37093، ۵۰ سال نوری (۴٫۷×۱۰۱۴ کیلومتر) واقع شده است. کمی دورتر در صورت فلکی قنطورس، قطری مساوی با عادل ۲۵۰۰ مایل (۴۰۰۰ کیلومتر) دارد. یک هسته الماسی می‌تواند آن را به بزرگ‌ترین الماس جهان تبدیل کند. بعد از این موضوع بود که لقب لوسی به آن داده شد.[۳۲][۳۳]

در سال ۲۰۰۸، در موسسه کارنگی در واشینگتن دی سی مقاله ای به نام «تکامل مواد معدنی» منتشر شد که در آن تاریخ تشکیل مواد معدنی را بررسی کردند و دریافتند که تنوع مواد معدنی در طول زمان با تغییر شرایط تغییر کرده است. قبل از تشکیل منظومه شمسی، تنها تعداد کمی از مواد معدنی از جمله الماس و الیوین وجود داشت.[۳۴][۳۵] به دلیل آنکه ستاره‌ها سرشار از کربن می‌باشد و برای تولید الماس نیاز به فشار و دمای به نسبت بالاتری است، کانی‌ها می‌توانند الماس‌های کوچک تشکیل شده در ستارگان باشند.[۳۶]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. ↑ Daulton, T. L. (2006). "Extraterrestrial Nanodiamonds in the Cosmos". (Chapter II) in "Ultrananocrystalline Diamond: Synthesis, Properties, and Applications" editors O. Shenderova and D. Gruen. pp. 23–78.
  2. ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ Max Planck Institute for Radio Astronomy (25 August 2011). "A planet made of diamond". Astronomy magazine. Retrieved 25 September 2017.
  3. ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ ۳٫۳ ۳٫۴ Tielens, A. G. G. M. (12 July 2013). "The molecular universe". Reviews of Modern Physics. 85 (3): 1021–1081. Bibcode:2013RvMP...85.1021T. doi:10.1103/RevModPhys.85.1021.
  4. ↑ ۴٫۰ ۴٫۱ Vu, Linda (26 February 2008). "Spitzer's Eyes Perfect for Spotting Diamonds in the Sky". JPL News. Jet Propulsion Laboratory. Archived from the original on 9 October 2016. Retrieved 23 September 2017.
  5. ↑ ۵٫۰ ۵٫۱ Davis, A. M. (21 November 2011). "Stardust in meteorites". Proceedings of the National Academy of Sciences. 108 (48): 19142–19146. Bibcode:2011PNAS..10819142D. doi:10.1073/pnas.1013483108. PMC 3228455. PMID 22106261.
  6. ↑ ۶٫۰ ۶٫۱ Kallenbach, R.; Encrenaz, Thérèse; Geiss, Johannes; Mauersberger, Konrad; Owen, Tobias; Robert, François, eds. (2003). Solar System History from Isotopic Signatures of Volatile Elements Volume Resulting from an ISSI Workshop 14–18 January 2002, Bern, Switzerland. Dordrecht: Springer Netherlands. ISBN 9789401001458.
  7. ↑ "Ureilites". Northern Arizona Meteorite Laboratory. Northern Arizona University. Retrieved 23 April 2018.
  8. ↑ Hutchison, Robert (2006). Meteorites: a petrologic, chemical, and isotopic synthesis. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-03539-2.
  9. ↑ Gibbens, Sarah (17 April 2018). "Diamonds From Outer Space Formed Inside a Long-Lost Planet". National Geographic. Archived from the original on 18 April 2018. Retrieved 23 April 2018.
  10. ↑ Salazar, Doris Elin (18 April 2018). "Diamonds in Meteorite May Come from a Lost Planet". Scientific American. Retrieved 23 April 2018.
  11. ↑ Nabiei, Farhang; Badro, James; Dennenwaldt, Teresa; Oveisi, Emad; Cantoni, Marco; Hébert, Cécile; El Goresy, Ahmed; Barrat, Jean-Alix; Gillet, Philippe (17 April 2018). "A large planetary body inferred from diamond inclusions in a ureilite meteorite". Nature Communications. 9 (1): 1327. Bibcode:2018NatCo...9.1327N. doi:10.1038/s41467-018-03808-6. PMC 5904174. PMID 29666368.
  12. ↑ Cohen, Julie (13 April 2017). "Did a comet cause freeze that killed mammoths? – Futurity". Futurity. Retrieved 23 September 2017.
  13. ↑ Roach, John (23 June 2010). "Fungi, Feces Show Comet Didn't Kill Ice Age Mammals?". National Geographic. Archived from the original on 26 June 2010. Retrieved 23 September 2017.
  14. ↑ Cohen, Julie (27 August 2014). "Study examines 13,000-year-old nanodiamonds from multiple locations across three continents". Phys.org. Retrieved 23 September 2017.
  15. ↑ Pinter, N.; Scott, A. C.; Daulton, T. L.; Podoll, A.; Koeberl, C.; Anderson, R. S.; Ishman, S. E. (2011). "The Younger Dryas impact hypothesis: A requiem". Earth-Science Reviews. Vol. 106, no. 3–4. pp. 247–264.
  16. ↑ van Hoesel, A.; Hoek, W. Z.; Pennock, G. M.; Drury, M. R. (2014). "The Younger Dryas impact hypothesis: a critical review". Quaternary Science Reviews. Vol. 83, no. 1. pp. 95–114.
  17. ↑ Daulton, T. L.; Amari, S.; Scott, A.; Hardiman, M.; Pinter, N.; Anderson, R.S. (2017). "Comprehensive analysis of nanodiamond evidence relating to the Younger Dryas Impact Hypothesis". Journal of Quaternary Science. Vol. 32, no. 1. pp. 7–34.
  18. ↑ Daulton, T. L.; Amari, S.; Scott, A.; Hardiman, M.; Pinter, N.; Anderson, R.S. (2017). "Did Nanodiamonds Rain from the Sky as Woolly Mammoths Fell in their Tracks Across North America 12,900 Years Ago?". Microscopy & Microanalysis. Vol. 23, no. 1. pp. 2278–2279.
  19. ↑ Holliday, Vance T.; Daulton, Tyrone L.; Bartlein, Patrick J.; Boslough, Mark B.; Breslawski, Ryan P.; Fisher, Abigail E.; Jorgeson, Ian A.; Scott, Andrew C.; Koeberl, Christian (2023-07-26). "Comprehensive refutation of the Younger Dryas Impact Hypothesis (YDIH)" (PDF). Earth-Science Reviews (به انگلیسی). 247: 104502. Bibcode:2023ESRv..24704502H. doi:10.1016/j.earscirev.2023.104502.
  20. ↑ ۲۰٫۰ ۲۰٫۱ Scandolo, Sandro; Jeanloz, Raymond (November–December 2003). "The Centers of Planets: In laboratories and computers, shocked and squeezed matter turns metallic, coughs up diamonds and reveals Earth's white-hot center". American Scientist. 91 (6): 516–525. Bibcode:2003AmSci..91..516S. doi:10.1511/2003.38.905. JSTOR 27858301.
  21. ↑ Ross, Marvin (30 July 1981). "The ice layer in Uranus and Neptune—diamonds in the sky?". Nature. 292 (5822): 435–436. Bibcode:1981Natur.292..435R. doi:10.1038/292435a0.
  22. ↑ ۲۲٫۰ ۲۲٫۱ Kerr, R. A. (1 October 1999). "Neptune May Crush Methane Into Diamonds". Science. 286 (5437): 25. doi:10.1126/science.286.5437.25a. PMID 10532884.
  23. ↑ Kaplan, Sarah (25 August 2017). "It rains solid diamonds on Uranus and Neptune". The Washington Post. Retrieved 16 October 2017.
  24. ↑ McKee, Maggie (9 October 2013). "Diamond drizzle forecast for Saturn and Jupiter". Nature News. doi:10.1038/nature.2013.13925.
  25. ↑ Nisr, C.; Meng, Y.; MacDowell, A. A.; Yan, J.; Prakapenka, V.; Shim, S. -H. (January 2017). "Thermal expansion of SiC at high pressure-temperature and implications for thermal convection in the deep interiors of carbide exoplanets". Journal of Geophysical Research: Planets. 122 (1): 124–133. Bibcode:2017JGRE..122..124N. doi:10.1002/2016JE005158. OSTI 1344574.
  26. ↑ Perkins, Sid (25 August 2011). "Diamond Planet Orbits a Pulsar". ScienceShots. American Association for the Advancement of Science. Retrieved 25 September 2017.
  27. ↑ Lemonick, Michael (26 August 2011). "Scientists Discover a Diamond as Big as a Planet". Time. Retrieved 2 September 2017.
  28. ↑ Duffy, T. S.; Madhusudhan, N.; Lee, K.K.M. (2015). "2.07 Mineralogy of super-Earth planets". In Gerald, Schubert (ed.). Treatise on Geophysics. Elsevier. pp. 149–178. ISBN 978-0-444-53803-1.
  29. ↑ Gannon, Megan (14 October 2013). "'Diamond' Super-Earth Planet May Not Be So Glam". Space.com. Retrieved 25 September 2017.
  30. ↑ Heaney, P. J.; Vicenzi, E. P.; De, S. (2005). "Strange Diamonds: the Mysterious Origins of Carbonado and Framesite". Elements. 1 (2): 85. Bibcode:2005Eleme...1...85H. doi:10.2113/gselements.1.2.85.
  31. ↑ Shumilova, T.G.; Tkachev, S.N.; Isaenko, S.I.; Shevchuk, S.S.; Rappenglück, M.A.; Kazakov, V.A. (April 2016). "A "diamond-like star" in the lab. Diamond-like glass". Carbon. 100: 703–709. Bibcode:2016Carbo.100..703S. doi:10.1016/j.carbon.2016.01.068.
  32. ↑ "This Valentine's Day, Give The Woman Who Has Everything The Galaxy's Largest Diamond". Center for Astrophysics. Retrieved May 5, 2009.
  33. ↑ "Lucy's in the Sky with Diamonds: Meet the Most Expensive Star Ever Found". Futurism. 12 June 2014. Retrieved 20 May 2019.
  34. ↑ "How rocks evolve". The Economist. 13 November 2008. Retrieved 26 September 2017.
  35. ↑ Hazen, R. M.; Papineau, D.; Bleeker, W.; Downs, R. T.; Ferry, J. M.; McCoy, T. J.; Sverjensky, D. A.; Yang, H. (1 November 2008). "Mineral evolution". American Mineralogist. 93 (11–12): 1693–1720. Bibcode:2008AmMin..93.1693H. doi:10.2138/am.2008.2955.
  36. ↑ Wei-Haas, Maya (13 January 2016). "Life and Rocks May Have Co-Evolved on Earth". Smithsonian. Retrieved 26 September 2017.

[[رده:الماس]] [[رده:زمین‌شناسی سیاره‌ای]] [[رده:کانی‌شناسی و سنگ‌شناسی شهاب‌سنگ‌ها]]

برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=الماس‌های_فرازمینی&oldid=39429821»