Meteoriet stakings kan onverwagse vorm van silika te skep

Nuwe werk onder leiding van Carnegie se Sally Junie Tracy ondersoek die kristalstruktuur van die silika minerale kwarts onder skok kompressie en is 'n uitdaging jarelange aannames oor hoe hierdie alomteenwoordige materiaal Behandel hom onder sulke intense toestande. Die resultate is gepubliseer in Science Voorskotte.

"Quartz is een van die volopste minerale in aardkors, gevind in 'n menigte van verskillende gesteentetipes," verduidelik Tracy. "In die laboratorium, kan ons 'n meteoriet impak naboots en kyk wat gebeur."

Tracy en haar kollegas, Washington State University se (Wsu) Stefan Turneaure en Princeton Universiteit se Thomas Duffy, 'n voormalige Carnegie Mede, gebruik 'n gespesialiseerde kanon-agtige gas geweer om projektiele in kwarts monsters vinniger versnel teen 'n baie hoë spoed, 'n paar keer as 'n koeël afgevuur uit 'n geweer. Spesiale X-straal instrumente is gebruik om die kristalstruktuur van die materiaal te onderskei wat vorms minder as een-miljoenste van 'n sekonde na die botsing. Eksperimente is uitgevoer op die Dynamic Kompressie Sektor (DKD), wat uitgevoer word deur Wsu en is geleë op die Advanced Photon Bron, Argonne National Laboratory gedra.

Kwarts bestaan ​​uit een silikon atoom en twee suurstofatome gereël in 'n tetraëdriese rooster struktuur. Omdat hierdie elemente is ook algemeen in die silikaat-ryk mantel van die aarde, die ontdekking van die veranderinge kwarts ondergaan teen 'n hoë-druk en -temperature voorwaardes, soos dié wat in die Aarde se binnekant, kan ook onthul besonderhede oor geologiese geskiedenis van die planeet.

Wanneer 'n materiaal is onderworpe aan uiterste druk en temperature, kan sy interne atoomstruktuur wees re-vormige, wat veroorsaak dat sy eienskappe te skuif. Byvoorbeeld, beide grafiet en diamant is gemaak van koolstof. Maar grafiet, wat vorms teen 'n lae druk, is sag en ondeursigtig, en diamant, wat vorms teen 'n hoë druk, is super-hard en deursigtig. Die verskillende rangskikkings van koolstofatome bepaal hul strukture en hul eienskappe, en wat op sy beurt invloed op die manier waarop ons betrokke raak by en gebruik dit.

Ten spyte van dekades van navorsing, het daar 'n langdurige debat in die wetenskaplike gemeenskap oor watter vorm silika tydens 'n impak gebeurtenis sou neem, of onder dinamiese kompressie toestande soos dié ontplooi deur Tracy en haar medewerkers het. Onder skok laai, is silika dikwels aanvaar om te transformeer na 'n digte kristallyne vorm bekend as stishovite, 'n struktuur geglo om te bestaan ​​in die diep Aarde. Ander het aangevoer dat as gevolg van die vinnige tydskaal van die skok van die materiaal sal plaas 'n digte, glas struktuur aanneem.

Tracy en haar span was in staat om wat in stryd is met die verwagtinge, wanneer dit aan 'n dinamiese skok van meer as 300,000 keer normale atmosferiese druk te demonstreer, kwarts ondergaan 'n oorgang na 'n nuwe versteurd kristallyne fase, waarvan die struktuur is intermediêre tussen ten volle kristallyne stishovite en 'n ten volle versteurd glas. Maar die nuwe struktuur kan nie laaste keer die bars van intense druk het bedaar.

"Dynamic kompressie eksperimente ons toegelaat om hierdie jarelange debat in die bed sit," Tracy gesluit. "Wat meer is, impak gebeure is 'n belangrike deel van die begrip van die planeet vorming en evolusie en voortgesette ondersoeke kan nuwe inligting oor hierdie prosesse te openbaar."

Hierdie navorsing is deur die verdediging Bedreiging Vermindering Agentskap en die NSF. Washington State University (Wsu) verskaf eksperimentele ondersteuning deur toekennings van die Amerikaanse Departement van Energie (DOE) / National Nuclear Security Agency (NNSA).

Hierdie werk is gebaseer op eksperimente uitgevoer op die Dynamic Kompressie Sektor, wat uitgevoer word deur Wsu onder 'n DOE / NNSA toekenning. Hierdie navorsing gebruik die hulpbronne van die Gevorderde Photon Bron, 'n departement van energie Kantoor van Wetenskap gebruikersfasiliteit bedryf vir die DOE Kantoor van Wetenskap deur die Argonne National.

bron: Carnegie Institution for Science. "Meteorite strikes may create unexpected form of silica." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 August 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200826151306.htm>.