Buzz
Trong tương lai, nếu con người có thể khai thác được những viên kim cương này từ các thiên thạch hoặc sao chổi, điều đó sẽ mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành vật liệu học và công nghệ.
Kim cương đã từ lâu được biết đến là một trong những khoáng chất cứng nhất trên Trái Đất, được hình thành từ carbon dưới điều kiện áp suất và nhiệt độ cực cao trong lòng hành tinh. Tuy nhiên, các nhà khoa học phát hiện ra rằng một số viên kim cương không phải đến từ sâu trong lòng đất mà lại hình thành từ các vụ va chạm mạnh mẽ trong không gian, tạo ra các loại kim cương đặc biệt, trong đó có một biến thể gọi là lonsdaleite.
Lịch sử nghiên cứu kim cương không gian bắt đầu từ năm 1891, khi các nhà khoa học nghiên cứu một thiên thạch rơi xuống Canyon Diablo, Arizona, Hoa Kỳ. Họ phát hiện bên trong thiên thạch có những "hạt cứng" lạ lẫm. Mãi đến năm 1939, những hạt này mới được nhận dạng là hỗn hợp của kim cương, than chì và một khoáng chất chưa từng biết đến trước đó. Khoáng chất này sau đó được đặt tên là lonsdaleite để vinh danh giáo sư Dame Kathleen Lonsdale, một nhà tinh thể học lừng danh.
Ban đầu, các nhà khoa học cho rằng lonsdaleite là một dạng kim cương với cấu trúc hình lục giác, khác biệt với dạng kim cương khối lập phương thông thường mà chúng ta thường thấy. Tuy nhiên, vào năm 2022, khi nghiên cứu lại các mẫu thiên thạch chứa lonsdaleite, các nhà khoa học đã phát hiện ra một điều thú vị. Thay vì tồn tại dưới dạng các tinh thể lục giác hoàn chỉnh, lonsdaleite thực chất là các tinh thể nano có cấu trúc đặc biệt, với các lớp sắp xếp giống như graphene. Điều này cho thấy quá trình hình thành lonsdaleite phức tạp hơn rất nhiều so với các giả định ban đầu.
Một câu hỏi lớn được đặt ra là: làm sao kim cương và lonsdaleite có thể tồn tại trong các thiên thạch? Bởi vì các tiểu hành tinh và sao chổi không phải là những môi trường có áp suất và nhiệt độ cao như trong lòng Trái Đất, điều này khiến các nhà khoa học tin rằng chúng không thể tạo ra kim cương theo cách thông thường. Tuy nhiên, khi một thiên thạch va chạm với Trái Đất hoặc một vật thể khác trong không gian, áp lực cực lớn trong thời gian ngắn có thể biến đổi carbon trong thiên thạch thành kim cương hoặc lonsdaleite.
Trong một nghiên cứu về các mẫu thiên thạch, các nhà khoa học phát hiện rằng những viên kim cương không gian này có thể đã được tạo ra khi than chì ban đầu trong thiên thạch bị nén mạnh. Khi áp lực đạt đủ mức, nhiệt độ cực cao có thể xuất hiện trong thời gian rất ngắn, dẫn đến quá trình chuyển hóa từ than chì thành kim cương và lonsdaleite. Quá trình này tương tự như cách tạo ra kim cương tổng hợp trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp nén sốc.
Kim cương không gian không chỉ hình thành từ va chạm với Trái Đất, mà còn có thể được tạo ra trong các vụ va chạm giữa những thiên thể ngoài vũ trụ. Một nghiên cứu vào năm 2022 đã gợi ý rằng lonsdaleite có thể xuất hiện từ một vụ va chạm cổ xưa giữa một tiểu hành tinh lớn và một hành tinh lùn. Trong quá trình va chạm, các điều kiện cực kỳ khắc nghiệt có thể khiến một phần vật chất bị nung chảy, tạo ra môi trường tương tự như phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD) mà con người dùng để tạo ra kim cương nhân tạo trong phòng thí nghiệm.
Giáo sư Dougal McCulloch, giám đốc Cơ sở Phân tích Vi mô và Kính hiển vi tại Đại học RMIT, giải thích rằng trong vụ va chạm này, một chất lỏng siêu tới hạn có thể đã hình thành bên trong thiên thạch. Khi chất lỏng nguội đi, lonsdaleite bắt đầu kết tinh, và một phần trong số đó dần dần chuyển hóa thành kim cương thông thường. Điều này chứng tỏ rằng ngoài quá trình nén sốc, sự hình thành kim cương trong vũ trụ có thể bao gồm nhiều cơ chế phức tạp hơn những gì chúng ta từng nghĩ.
Lonsdaleite không chỉ là một khoáng chất hấp dẫn để nghiên cứu mà còn có thể mang lại những ứng dụng thực tiễn lớn. Theo các nhà khoa học, lonsdaleite có thể chịu được áp lực cao hơn 58% so với kim cương thông thường. Điều này khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng công nghệ cao, như trong công nghiệp chế tạo, hàng không vũ trụ, hoặc thậm chí trong lĩnh vực điện tử.
Một nghiên cứu khác chỉ ra rằng cấu trúc diaphite của các tinh thể kim cương không gian có thể mang lại các đặc tính điện tử đặc biệt. Các lớp graphene nằm giữa các cấu trúc kim cương có thể tạo ra các con đường dẫn điện, mở ra khả năng ứng dụng trong các thiết bị siêu dẫn hoặc linh kiện điện tử tiên tiến. Nếu con người có thể tổng hợp lonsdaleite với số lượng đủ lớn trong phòng thí nghiệm, nó sẽ trở thành vật liệu quan trọng trong tương lai.
Phát hiện về kim cương không gian không chỉ giúp chúng ta mở rộng hiểu biết về cách kim cương có thể hình thành ngoài vũ trụ mà còn mở ra cơ hội nghiên cứu những phương pháp mới để tạo ra các vật liệu siêu bền. Thay vì chỉ dựa vào quá trình hình thành kim cương tự nhiên trong lòng đất, chúng ta có thể nghiên cứu cách mô phỏng các điều kiện vũ trụ để tạo ra các vật liệu cứng hơn, nhẹ hơn và có nhiều ứng dụng hơn trong khoa học và công nghệ.
