Asteroīds uz zemes atnesa kvazikristālus

Ekspedīcija apstiprina neparastās metāla formas ārpuszemes izcelsmi

Šajā Florences Dabas vēstures muzeja klinšu paraugā ir sīki kvazikristāla Icosahedrit (Al63Cu24Fe13) graudi. © Šteinhards un Bindi / Rep. Phys.
lasīt skaļi

Ekspedīcija uz neizbraucamiem Sibīrijas austrumiem tagad ir apstiprinājusi, ka vienīgais zināmais dabiskais kvazikristāls nāk no kosmosa. Asteroīds atnesa šo neparasto metāla savienojumu uz zemes pirms 15 000 gadiem. Starptautiska pētījumu grupa tagad ir atklājusi šī asteroīda trieciena vietu un atradusi tur citus kvazikristālu paraugus. Šajos kristālos atomi ir izvietoti neparastā simetrijā, kas tiem piešķir īpašas īpašības. Tā kā šis atomu izvietojums rodas tikai ekstremālos apstākļos, iepriekš nebija skaidrs, vai un kā daba var veidot šādus materiālus.

Izmeklējumi Sibīrijā tagad apstiprināja, ka kvazikristāli nevar būt cēlušies uz zemes. Tā vietā šāda veida kristāli jau asteroīdā bija izveidojušies Saules sistēmas pirmajās dienās, apmēram pirms 4, 5 miljardiem gadu, zinātnieki ziņo žurnālā "Reports of Progress in Physics".

Mākslīgi ražotus kvazkristālus mūsdienās izmanto daudzos materiālos, sākot ar pannu nelipīgo pārklājumu un beidzot ar katalizatoriem līdz augstas stiprības tēraudam. Šajos metālu savienojumos atomi, kā parasti, neveido režģi ar vienmērīgiem attālumiem. Tā vietā tie ir izkārtoti tāpat kā futbolā vai sarežģītā flīžu mozaīkā: parastajās paraugu grupās mainās saišu grupas ar atšķirīgu simetriju - līdzīgas piecstūra un sešstūra ādas gabaliem futbolā. To, ka šādi kvazikristāli var pat pastāvēt, atklāja 1982. gadā Izraēlas ķīmiķis Daniels Šehtmans. Viņš 2011. gadā saņēma Nobela prēmiju par ķīmiju.

Atomu simetrija ikosaedriskā kvaikristālā ar četrkāju (a), trīskāršu (b) un dubultā (c) simetriju. © Bindi et al / AAAS

Tikai viens paraugs visā pasaulē

Gadu desmitiem pētnieki ir meklējuši norādes par to, vai šos neparastos kristālus var atrast arī dabā. Tomēr sākotnēji tika atrasts tikai viens dabiskā kvaaskristāla paraugs, kā ziņo Pols Šteinhards no Prinstonas universitātes un viņa kolēģe Luca Bindi no Florences universitātes. Vienīgais milimetru mazais, neuzkrītošais brūngani pelēkās krāsas mazais tilts, kurā nevar redzēt tā neparasto dabu. Bet tajā ir daži graudi ar īpašo kristāla struktūru. Šis paraugs nonāca neskaidros maršrutos no Krievijas uz Florences Dabas muzeju, saka pētnieki.

2010. gadā ķīmiskā analīze sniedza sākotnējus norādījumus par to, ka ikosaedītā kristītais kvazikristāls varētu būt no meteorīta. "Tā bija motivācija mums meklēt izcelsmes vietu, " skaidro Šteinhards. Kopā ar astoņiem citiem pētniekiem Šteinhards un Bindi devās uz Sibīrijas Čukču pussalas galējiem austrumiem. Tur viņiem vajadzēja vēl četras dienas, lai nokļūtu virs Koryak kalnu tundras un sniegotajām nogāzēm līdz upes ielejai, kur krievu arhīvs 1979. gadā atklāja ikozaedrītu. displejs

Tikmēr ekspedīcijas komanda ar rokām izsijāja un pārbaudīja vairāk nekā 1, 5 tonnas nogulumu. Šajā procesā tika atklāti turpmāki ikosaedrīta paraugi. Tas beidzot sniedz vairāk materiālu analīzei. "Sākotnējie ģeoloģiskie pētījumi jau parādīja, ka šos kvazkristālus nevarēja ražot uz vietas, jo tur nebija tik ekstrēmi vides apstākļi, " savā sākotnējā ziņojumā raksta pētnieki. Tomēr tika atrastas meteorīta atliekas, kuras bija sasniegušas Zemi pēdējā ledus laikmeta beigās pirms apmēram 15 000 gadiem. "Tomēr visi mūsu atklājumi joprojām ir tikai aisberga redzamā daļa, " skaidro Šteinhards. Tāpēc, ka jūs vispirms saprotat kvazikristālus un to vēsturi. (Doi: 10, 1088 / 0034-4885 / 75/9/092601)

(Fizikas progresa ziņojumi, 13.08.2012. - NPO)