ataques de meteoritos pode criar forma inesperada de sílica

Nova trabalho conduzido por Carnegie Sally junho Tracy examinou a estrutura cristalina do quartzo mineral sílica sob compressão choque e é um desafio pressupostos de longa data sobre como este se comporta materiais ubíquos sob tais condições intensas. Os resultados são publicados na ciência avança.

"O quartzo é um dos mais minerais abundantes na crosta terrestre, encontrado em uma infinidade de diferentes tipos de rochas", explicou Tracy. "No laboratório, nós podemos imitar um impacto de meteoritos e ver o que acontece."

Tracy e seus colegas, da Universidade do Estado de Washington (WSU) Stefan Turneaure e da Universidade de Princeton Thomas Duffy, ex-Carnegie Fellow, usou um canhão como o gás arma especializado para acelerar projéteis em amostras de quartzo a velocidades extremamente altas, várias vezes mais rápido do que uma bala disparada a partir de um rifle. instrumentos especiais de raios-X foram usadas para discernir a estrutura cristalina do material de que as formas menos do que um milésimo de segundo depois do impacto. Os experimentos foram realizados no Setor de compressão dinâmica (DCS), que é operado pela WSU e localizado no avançada Photon Source, Argonne National Laboratory.

O quartzo é composto por um átomo de silício e dois átomos de oxigénio arranjados numa estrutura de treliça tetraédrica. Como esses elementos também são comuns no manto rico em silicato da Terra, descobrindo as mudanças de quartzo sofre a de alta pressão e condições -Temperatura, como aqueles encontrados no interior da Terra, também poderia revelar detalhes sobre a história geológica do planeta.

Quando um material é submetido a pressões e temperaturas extremas, a sua estrutura atómica interna pode ser re-moldado, fazendo com que as suas propriedades de deslocamento. Por exemplo, tanto de grafite e diamante são feitos de carbono. Mas grafite, que formas a baixa pressão, é macio e opaco, e diamante, que formas a alta pressão, é super-duro e transparente. Os diferentes arranjos de átomos de carbono determinar as suas estruturas e suas propriedades, e que por sua vez afeta a forma como nos relacionamos com e usá-los.

Apesar de décadas de pesquisa, tem havido um longo debate na comunidade científica sobre o que sílica forma levaria durante um evento de impacto, ou sob condições de compressão dinâmica, como os implantados por Tracy e seus colaboradores. Sob carga de choque, a sílica é assumido muitas vezes para transformar a uma forma cristalina densa conhecido como stishovite, uma estrutura Acredita-se que existe no interior da Terra. Outros têm argumentado que, devido à escala de tempo rápido do choque do material em vez disso, adotar uma densa estrutura vítreo.

Tracy e sua equipa foram capazes de demonstrar que a contra as expectativas, quando submetidas a um choque dinâmica superior a 300.000 vezes a pressão atmosférica normal, quartzo sofre uma transição para uma nova desordenada fase cristalina, cuja estrutura é intermédia entre stishovite totalmente cristalino e totalmente vidro desordenada. No entanto, a nova estrutura não pode última vez a explosão de intensa pressão diminuiu.

"Experimentos de compressão dinâmica nos permitiu colocar este debate de longa data para a cama", Tracy concluiu. "Além do mais, eventos de impacto são uma parte importante de compreender a formação planetária e evolução e as investigações continuaram pode revelar novas informações sobre esses processos."

Esta pesquisa foi apoiada pela Agência de Redução da ameaça da defesa e da NSF. Universidade Estadual de Washington (WSU) forneceu apoio experimental através de prêmios do Departamento EUA de Energia (DOE) / Agência de Segurança Nuclear Nacional (NNSA).

Este trabalho é baseado em experimentos realizados no Setor de compressão dinâmica, operada pela WSU sob um prêmio DOE / NNSA. Esta pesquisa utilizou os recursos do avançada Photon Source, um Departamento de Energia Instituto de Ciência Facility usuário operado pelo DOE Office of Science pela Argonne National.

fonte: 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>.