impactos de meteoritos pueden crear forma inesperada de sílice

El nuevo trabajo dirigido por la Carnegie de Sally junio Tracy examinó la estructura cristalina del mineral de cuarzo de sílice bajo compresión choque y está desafiando supuestos de larga data acerca de cómo se comporta esta ubicuos materiales en condiciones tan intensas. Los resultados se publican en la ciencia avanza.

"El cuarzo es uno de los mayoría de los minerales abundantes en la corteza terrestre, se encuentra en una multitud de diferentes tipos de rocas", explicó Tracy. "En el laboratorio, podemos imitar a un impacto de un meteorito y ver qué pasa".

Tracy y sus colegas, de la Universidad Estatal de Washington (WSU) Stefan Turneaure y de la Universidad de Princeton Thomas Duffy, ex Carnegie Fellow, utilizan una especializada cañón como el gas arma para acelerar proyectiles en muestras de cuarzo a velocidades extremadamente altas, varias veces más rápido que una bala disparada de un rifle. instrumentos especiales de rayos X se utilizan para discernir la estructura cristalina del material que forma menos de una millonésima de un segundo después del impacto. Los experimentos se llevaron a cabo en el sector dinámico de compresión (DCS), que es operado por la WSU y situado en la Fuente Avanzada de Fotones, Argonne National Laboratory.

Cuarzo se compone de un átomo de silicio y dos átomos de oxígeno dispuestos en una estructura reticular tetraédrica. Debido a que estos elementos también son comunes en el manto de silicatos ricos de la Tierra, el descubrimiento de los cambios de cuarzo es sometido a alta presión y las condiciones -Temperatura, como las que se encuentran en el interior de la Tierra, también podría revelar detalles sobre la historia geológica del planeta.

Cuando un material es sometido a presiones y temperaturas extremas, su estructura atómica interna puede ser re-formado, causando sus propiedades a cambiar. Por ejemplo, tanto el grafito y el diamante están hechos de carbono. Pero de grafito, que forma a baja presión, es suave y opaca, y el diamante, que forma a alta presión, es super-duro y transparente. Las diferentes disposiciones de átomos de carbono determinar sus estructuras y sus propiedades, y que a su vez afecta la forma en que comprometerse y los utilizan.

A pesar de décadas de investigación, ha habido un debate de larga data en la comunidad científica acerca de lo sílice forma tomaría durante un evento de impacto, o en condiciones de compresión dinámica, tales como las desplegadas por Tracy y sus colaboradores. Bajo carga de choque, la sílice se asume a menudo para transformar a una forma cristalina densa conocida como stishovite, una estructura cree que existe en el profundo Tierra. Otros han argumentado que debido a la escala de tiempo rápido de la descarga del material en su lugar adoptar una densa estructura vítrea.

Tracy y su equipo fueron capaces de demostrar que contra de las expectativas, cuando se somete a un choque dinámico de más de 300.000 veces la presión atmosférica normal, cuarzo sufre una transición a un nuevo trastorno de la fase cristalina, cuya estructura es intermedia entre stishovite completamente cristalino y un totalmente vidrio desordenada. Sin embargo, la nueva estructura no puede última vez que la explosión de una intensa presión ha disminuido.

"Experimentos de compresión dinámica nos ha permitido poner este debate desde hace mucho tiempo a la cama", concluyó Tracy. "Lo que es más, los eventos de impacto son una parte importante para entender la formación y evolución planetaria y las investigaciones continuas pueden revelar nueva información sobre estos procesos."

Esta investigación fue apoyada por la Agencia de Reducción de Amenazas a la Defensa y la NSF. Universidad Estatal de Washington (WSU) proporciona soporte experimental a través de premios del Departamento de EE.UU. de Energía (DOE) / Agencia Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA).

Este trabajo se basa en experimentos llevados a cabo en el sector dinámico de compresión, operado por la WSU en virtud de un premio de DOE / NNSA. Esta investigación utilizó los recursos de la Fuente Avanzada de Fotones, un Departamento de Energía Oficina de Ciencia facilidad de usuario operada por la Oficina de Ciencia del DOE por el Argonne Nacional.

fuente: 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>.