Météorite uderzenia mogą powodować nieoczekiwane postać krzemionki

Nowe prace prowadzone przez Carnegie Sally czerwca Tracy zbadał strukturę krystaliczną kwarcu mineralna krzemionka pod kompresji wstrząsy i wyzywa od dawna założenia co do tego wszechobecne zachowuje się materiału pod takich intensywnych warunkach. Wyniki zostały opublikowane w Postępy Nauk.

„Kwarc jest jednym z najbardziej obficie mineralnych w skorupie ziemskiej, znaleziono w wielu różnych typów skał,” Tracy wyjaśnione. „W laboratorium możemy naśladować uderzenia meteorytu i zobaczyć co się dzieje.”

Tracy i jej współpracownicy, Washington State University (WSU) Stefan Turneaure i Princeton University Thomas Duffy, były Carnegie Fellow, użyto specjalistycznego armata-podobnego gazu pistolet do przyspieszenia pocisków na próbki kwarcowych przy bardzo dużych prędkościach, kilka razy szybciej niż kula wystrzelona z karabinu. Specjalne przyrządy rentgenowskie użyto rozpoznać strukturę krystaliczną materiału, który tworzy się mniej niż jedna milionowa sekundy po uderzeniu. Eksperymenty przeprowadzono w Dynamic Compression Sektor (DCS), który jest obsługiwany przez WSU i znajduje się w Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory.

Kwarc jest wykonane z jednego atomu krzemu i dwóch atomów tlenu ułożonych w czworościennej strukturze siatkowej. Ponieważ te elementy są również powszechne w krzemianu bogate w płaszczu Ziemi, odkrywając ulega Zmiany kwarcu pod wysokim ciśnieniem i -Temperatura warunkach, jak te znajdujące się we wnętrzu Ziemi, może również ujawnić szczegółów o historii geologicznej naszej planety.

Kiedy materiał jest poddawany działaniu ekstremalnych ciśnień oraz temperatur, wewnętrznej struktury atomowej może zmieniać kształt, co powoduje zmianę jego właściwości. Na przykład, zarówno grafitu i diamentu są wykonane ze stali węglowej. Ale grafit, który tworzy się przy niskim ciśnieniu, jest miękka i nieprzejrzysty, a diament, który formy pod wysokim ciśnieniem, jest super-twarde i przejrzysty. Poszczególne układy atomów węgla określenia ich struktury i ich właściwości, a to z kolei wpływa na sposób zaangażować się i korzystania z nich.

Mimo dziesięcioleci badań, nie było od dawna debata w środowisku naukowym o jaką formę krzemionka zajęłoby podczas uderzenia, lub w warunkach dynamicznych kompresji, takie jak te stosowane przez Tracy i jej współpracowników. Pod obciążeniami udarowymi, krzemionka Często zakłada się przekształcać się w gęstej postaci krystalicznej znanej jako stiszowit, struktura wierzył istnieć w głębinach Ziemi. Inni twierdzą, że z powodu szybkiego harmonogramu szoku materiał będzie zamiast przyjąć gęsty, szklistą strukturę.

Trący i jej zespół mogli pokazać, że licznik do oczekiwań, poddany szokowi dynamicznej większej niż 300.000 razy normalnym ciśnieniem atmosferycznym, kwarc ulega przemianie do powieść nieuporządkowane fazę krystaliczną, której struktura jest pośrednia pomiędzy całkowicie krystalicznego stiszowit i w pełni nieuporządkowane szkło. Jednak nowa struktura może nie ostatni raz wybuch presją ustąpi.

„Eksperymenty dynamiczna kompresja pozwoliło nam umieścić tę wieloletnią debatę do łóżka,” Tracy zawarta. „Co więcej, wpływ wydarzeń są ważną częścią zrozumienia powstawania i ewolucji planetarnej i kontynuował badania mogą ujawnić nowe informacje na temat tych procesów.”

Badania te były wspierane przez Agencję Obrony Threat Reduction i NSF. Washington State University (WSU) pod warunkiem, eksperymentalne wsparcie poprzez nagród z amerykańskim Departamentem Energii (DOE) / Agencja Bezpieczeństwa Jądrowego Narodowej (NNSA).

Ta praca jest na podstawie eksperymentów przeprowadzanych na Dynamic Compression Sektora, prowadzonym przez WSU ramach nagrody DOE / NNSA. Badania te wykorzystywane zasoby Advanced Photon Source, Departamentu Urzędu Energii Nauki instrumentu użytkownika obsługiwany za DOE Office of Science przez Argonne National.

źródło 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>.