Meteorit schlägt möglicherweise unerwartete Form von Siliciumdioxid erstellen

führte neue Arbeit von Sally Juni Tracys Carnegie suchte die Kristallstruktur des Kieselsäure Mineral unter Schock Kompression Quarz und ist eine Herausforderung, langjährige Annahmen darüber, wie dieses allgegenwärtige Material verhält sich unter solchen Umständen ohne. Die Ergebnisse sind in der Wissenschaft Fortschritte veröffentlicht.

„Quartz eine der am häufigsten vorkommenden Mineralien in der Erdkruste ist, in einer Vielzahl von verschiedenen Gesteinstypen gefunden“, erklärte Tracy. „Im Labor können wir einen Meteoriteneinschlag und sehen imitieren, was passiert.“

Tracy und ihre Kollegen, Washington State University (WSU) Stefan Turneaure und Thomas Duffy Princeton University, ein ehemaliger Carnegie Fellow, verwendet eine spezielle Kanonen wie Gaspistole bei extrem hohen Geschwindigkeiten, schneller mehrmals Geschosse in Quarzproben zu beschleunigen als eine Kugel abgefeuert von einem Gewehr. Spezielle Röntgen Instrumente wurden verwendet, um die Kristallstruktur des Materials, das Formen weniger als ein Millionstel einer Sekunde nach dem Aufprall zu erkennen. Die Experimente wurden an der dynamischen Kompressionssektor (DCS) durchgeführt, die von WSU und befindet sich an der Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory betrieben wird.

Quarz ist, bestehend aus einem Siliciumatom und zwei Sauerstoffatome in einer tetraedrischen Gitterstruktur angeordnet sind. Da diese Elemente auch häufig in der silikatreichen Mantel der Erde sind, werden die Änderungen Quarz erfährt bei Hochdruck und -Temperatur Bedingungen zu entdecken, wie die im Inneren der Erde gefunden, könnte auch zeigen Details über die geologische Geschichte des Planeten.

Wenn ein Material extremen Drücken und Temperaturen ausgesetzt wird, kann seine interne Atomstruktur WIEDERförmig, um seine Eigenschaften zu Verschiebung verursacht. Zum Beispiel werden sowohl Graphit und Diamant aus Carbon. Aber Graphit, das Formen bei niedrigem Druck, ist weich und undurchsichtig, und Diamant, die Formen mit hohem Druck, ist superharten und transparent. Die unterschiedlichen Anordnungen von Kohlenstoffatomen bestimmen ihre Strukturen und ihre Eigenschaften, und das wiederum beeinflusst, wie wir mit engagieren und sie verwenden.

Trotz jahrzehntelanger Forschung hat es eine langjährige Debatte in der wissenschaftlichen Gemeinschaft über, welcher Form Kieselsäure während eines Aufprallereignisses dauern würde, oder unter dynamischen Druckbedingungen wie diejenigen, die bei Tracy und ihren Mitarbeitern. Unter Stoßbelastung, Siliciumdioxid oft als Stishovit bekannt angenommen wird, zu einer dichten Kristallform zu transformieren, angenommen, eine Struktur in der Tiefe der Erde existiert. Andere haben argumentiert, dass wegen des schnellen Zeitplan des Schocks wird das Material stattdessen eine dichten, glasige Struktur annehmen.

Tracy und ihr Team in der Lage war, dass entgegen den Erwartungen zu zeigen, wenn sie einen dynamischen Stoß von mehr als 300.000-mal den normalen Atmosphärendruck ausgesetzt, Quarz erfährt einen neuartigen ein Übergang kristalline Phase ungeordnet, deren Struktur des zwischen vollständig kristallin Stishovit und einem voll ungeordnetes Glas. Allerdings kann die neue Struktur nicht zuletzt, sobald der Ausbruch von starkem Druck nachgelassen hat.

„Dynamische Kompression Experimente erlaubten uns, diese langjährige Debatte ins Bett zu bringen“, schloß Tracy. „Was mehr ist, Auswirkungen Ereignisse sind ein wichtiger Bestandteil Planetenbildung und Evolution und weiterhin Untersuchungen zum Verständnis neue Informationen über diese Prozesse offenbaren kann.“

Diese Forschung wurde von der Defense Threat Reduction Agency und der NSF unterstützt. Washington State University (WSU), die experimentelle Unterstützung durch Auszeichnungen von der US-Department of Energy (DOE) / National Nuclear Security Agency (NNSA).

Diese Arbeit basiert auf Experimente an dem dynamischen Kompressionssektor durchgeführt, betrieben von WSU unter einer DOE / NNSA Auszeichnung. Diese Forschung verwendet, um die Ressourcen des Advanced Photon Source, ein Department of Energy Office of Science Nutzereinrichtung für das DOE Office of Science von der Argonne National betrieben.

Quelle: 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>.