Необычный тип породы, известный как квазикристалл, был найден в горах России в 2010 году. В настоящее время ученые полагают, что квазикристалл — это метеорит, который образовался на ранних этапах формирования нашей Солнечной системы.
Удивительная структура квазикристаллов
Если вы были в курсе событий вручения прошлогодней Нобелевской премии по химии, вы слышали о квазикристаллах, необычном типе материала, впервые описанного в 1980 году израильским ученым Даниэлем Шехтманом. Квазикристалл имеет странную атомную структуру, что придает ему уникальные свойства, характерные как для истинного хрусталя, так и для стекла.
-
- Квазикристалл — древний метеорит
Шехтман нашел их совершенно случайно, во время отпуска в США. Он работал с быстрым охлаждением сплавов алюминия и марганца, и заметил необычный узор кристаллической структуры испытуемых образцов. У нормальных кристаллов, атомы составляют ячейку в виде трехмерной решетки. Каждая такая ячейка-клетка имеет идентичные структуры клеток, окружающих ее.
Квазикристаллы упорядочены, как и обычные кристаллы, но имеют более сложную форму симметрии. В квазикристаллах, каждая ячейка имеет другую конфигурацию клеток, окружающих ее. Хотя структуры, поразительно похожие на квазипериодические разбиения, изобретены математиком Роджером Пенроузом.
-
- Кристаллическая решетка квазикристалла
Почему квазикристаллы не признавали в научном мире?
Шехтмана высмеивали за его открытия, когда он впервые предоставил их научной общественности (смотрите видео). Он с большим трудом добивается публикаций свих открытий в рецензируемом научном журнале, но в итоге, его статьи появились в журнале Physical Review Letters .
Сегодня синтетические квазикристаллы используются для укрепления стали или алюминия, или для создания покрытия со свойствами, подобными тефлону.
Квазикристаллы — это метеориты?
Геологи обнаружили естественные квазикристаллы в горах Корякского автономного округа (северная часть полуострова Камчатка). Но согласно новой работе Пола Стейнхардта, из Принстонского университета, естественные квазикристаллы имеют гораздо более экзотическое происхождения: это части метеорита, упавшего на Землю ранее.
Стейнхардт и его команда решили для начала перепроверить базу данных кристаллов с 1998 года. Ученые искали любые кристаллы, используя рентгеновские и электронные методы дифракции изображений, которые позволили бы найти квазикристаллы.
Доказательства метеоритного происхождения квазикристаллов
Потребовалось восемь долгих лет, но, в конце концов, в 2007 году, после исследования коллекции, принадлежащей Лука Бинди, из Флорентийского университета, ученые остановились на метеорите, найденном в Корякских горах. Сплав алюминия, меди и железа в составе метеорита позволило идентифицировать квазикристалл.
-
- Химический состав квазикристалла
Анализ масс-спектроскопии структуры корякского метеорита показало необычное соотношение атомов кислорода и их изотопов. Соответствующее соотношение обычно находится внутри определенного типа метеоритов, известных как углеродистые хондриты. Образцы также содержат кремний, что указывает на формирование данного типа метеоритов в условиях высокого давления.
Квазикристаллы в метеоритах образовались на ранних этапах Солнечной системы
На основании этих выводов, Стейнхардт и его коллеги предполагают, что наиболее вероятным является то, что квазикристалл, найти в Корякских горах, упал на Землю внутри метеорита. Экзотических новый материал, по утверждению Стейнхардта, по сути, является одним из первых минералов, которые образовались в Солнечной системе, задолго до того, как образовались другие минералы, встречающиеся на Земле.
«Теперь, когда мы знаем, что квазикристаллы образовались в ранней Солнечной системе, но мы должны понять, как именно» — сказал Стейнхардт. — «Необходимо больше материала и более точные тесты, чтобы понять, как природа сумела создать это. Квазикристаллы, пожалуй, самый распространенный минерал, который существует во Вселенной».
