隕石撞擊地球竟能形成比鑽石更堅硬的物質！

你知道嗎？除了在地球深處的高溫高壓環境下形成鑽石，還有一種更神奇的方式可以製造出這種珍貴的礦物。1891年，科學家在亞利桑那州的魔鬼峽谷隕石中發現了一些「堅硬顆粒」。到了1939年，這些顆粒被證實是鑽石、石墨和一種前所未見的新物質的混合物，這種新物質後來以晶體學家凱瑟琳·朗斯代爾教授的名字命名為朗斯代爾石。

最初，科學家們以為這種不尋常的材料是六方結構的鑽石，而非我們熟悉的立方結構鑽石。然而，2022年一個研究團隊在分析隕石樣本時發現，這些樣本其實是由奈米結構的鑽石和類似石墨烯的生長物組成的。從技術上講，這種樣本是一種「雙相礦物」，即兩種礦物同時生長，導致晶體結構中充滿了堆疊「錯誤」。

你可能會好奇，小行星和彗星既不是高壓也不是高溫的物體，為什麼它們內部會含有鑽石和朗斯代爾石呢？答案就在於隕石撞擊地球時的驚人力量。研究團隊在論文中寫道：「證據表明這些『鑽石』是由初始石墨在衝擊壓縮下形成的。拉曼光譜顯示，某些顆粒內的少數區域出現了結晶立方鑽石的特徵尖峰，這表明這些區域在衝擊事件中達到了足夠高的溫度，完成了熱力學轉變。」

有趣的是，鑽石和朗斯代爾石也可能在太空中形成，成為真正的「太空鑽石」。這種情況發生在太空物體相互碰撞時。2022年，另一個研究團隊將這種形成過程歸因於一顆大型小行星和一顆矮行星之間的古老碰撞。RMIT顯微鏡和微分析設施主任杜格爾·麥卡洛克教授解釋道：「有強有力的證據表明，朗斯代爾石和普通鑽石存在一種新發現的形成過程，這類似於在這些太空岩石中發生的超臨界化學氣相沉積過程，很可能是在災難性碰撞後不久在矮行星內發生的。」

研究團隊認為，朗斯代爾石是由隕石內部的超臨界流體形成的，這種流體保留了原有石墨的結構。隨著材料冷卻，部分朗斯代爾石被鑽石取代。除了在隕石中發現朗斯代爾石這件事本身就很酷之外，這種物質被認為比鑽石能承受多58%的壓力。如果我們能在實驗室中大量製造它，它可能還具有其他有用的特性。

研究團隊在論文中解釋道：「除了結合了鑽石的極端抗壓強度和石墨共生體及奈米複合材料的抗拉強度等顯著的機械特性外，我們預計這些材料還將展現出理想的電子特性。石墨烯和鑽石層之間具有導電介面的雙相礦物結構的存在，為在原本絕緣的材料中引入潛在的超導路徑提供了另一種機制。」

這種在自然界中由撞擊而非地球內部極端高溫高壓形成的新型鑽石，可能在電子和導體領域具有廣泛的應用前景。這項發現不僅讓我們對宇宙中的礦物形成有了新的認識，也為未來的材料科學研究開闢了新的方向。