Microphotographie d'une zone de carbone dans la météorite uréilite NWA 7983. Image de la lumière réfléchie recouverte d'une carte en fausses couleurs de la spectroscopie Raman montrant la distribution du diamant (rouge) et du graphite (bleu). Crédit :Ryan Jakubek et Cyrena Goodrich
Les scientifiques ont offert de nouvelles informations sur l'origine des diamants dans les uréilites (un groupe de météorites pierreuses). Ces diamants se sont très probablement formés par une transformation de choc rapide du graphite (la forme courante à basse pression du carbone pur) lors d'un ou plusieurs impacts majeurs dans l'astéroïde parent uréilite au début du système solaire.
Précédemment, les chercheurs ont proposé que les diamants dans les uréilites se soient formés comme ceux de la Terre - au plus profond du manteau de la planète, où les hautes pressions nécessaires pour former le diamant (un très dense, forme dure de carbone pur), sont créés par le poids de la roche sus-jacente. Si les diamants dans les uréilites se formaient de cette façon, alors le corps parent d'origine sur lequel ils se sont formés devait être une grande protoplanète – au moins de la taille de Mars ou de Mercure.
Cependant, nouvelle recherche menée par le professeur Fabrizio Nestola (Université de Padoue, Italie), Le Dr Cyrena Goodrich (Association de recherche spatiale des universités à l'Institut lunaire et planétaire) et leurs collègues montrent qu'il n'y a aucune preuve nécessitant une formation sous les pressions statiques élevées et les conditions de longue durée de croissance de l'intérieur profond d'une planète.
L'équipe a étudié les diamants dans trois échantillons d'uréilite en utilisant la microscopie électronique, micro diffraction des rayons X, et la spectroscopie Raman (laser). Leurs investigations ont révélé à la fois de gros (jusqu'à 100 micromètres de taille) et de petits (nanomètres de taille) de grains de diamant, avec le fer métallique et le graphite, dans les régions riches en carbone situées parmi les grains minéraux de silicate dans ces échantillons.
Microphotographie de l'uréilite NWA 7983 montrant des zones de diamant et de graphite entourées de minéraux de silicate de Mg-Fe-Ca. Crédit :Fabrizio Nestola et Oliver Christ.
"Nous avons découvert le plus gros diamant monocristallin jamais observé dans une uréilite, " dit le Dr Cyrena Goodrich. " Il est important de noter que les uréilites que nous avons enquêtées ont toutes été très choquées, sur la base des preuves de leurs minéraux de silicate, ce qui suggère fortement que les grands et les petits diamants de ces roches se sont formés à partir du graphite d'origine via des processus de choc. »
L'origine des diamants dans les uréilites a des implications importantes pour les modèles de formation planétaire au début du système solaire. Astéroïdes d'aujourd'hui, d'où proviennent la plupart des météorites, sont très petits par rapport aux planètes. Cependant, les modèles de formation planétaire prédisent que les planètes se sont formées à la suite de l'accumulation d'embryons planétaires de la taille de la Lune à Mars (protoplanètes). Les partisans de l'hypothèse d'une pression statique élevée pour l'origine des diamants uréilites soutiennent que le corps parent de l'uréilite était l'un de ces embryons. Cependant, Nestola et ses co-auteurs démontrent que la présence de diamants dans les uréilites ne nécessite pas un corps parent de la taille de Mars.
Auparavant, on pensait que les diamants de taille micrométrique étaient trop gros pour se former en peu de temps (par exemple, microsecondes) pendant lesquelles les pressions maximales sont maintenues lors des événements d'impact. Cependant, Nestola et al. ont calculé que les pressions de choc maximales pouvaient durer de 4 à 5 secondes lors d'un impact majeur tel que celui déduit pour le corps parent uréilite. Ceci est suffisant pour la formation de diamants de 100 micromètres lorsqu'ils sont catalysés par la présence de métal, un procédé couramment utilisé dans la production de diamants dans l'industrie. Le métal étant omniprésent associé aux phases carbonées des uréilites, la formation catalysée de gros diamants à partir du graphite d'origine sous compression par choc est très probable.
Le Dr Goodrich note en outre, "Nos résultats sont importants car ils indiquent non seulement une origine de choc pour les diamants dans les uréilites, comme discuté par de nombreux chercheurs précédents, ils réfutent également les arguments avancés en faveur de l'hypothèse du grand corps parent. Ce type de débat scientifique et de test d'hypothèses est un élément essentiel pour faire progresser la science. »
