16:29 2023-02-07
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Examinând impactul unui asteroid în mișcare lentă
_ Examinând impactul unui asteroid în mișcare lentă
Pentru prima dată, cercetătorii au înregistrat în direct și în detaliu atomic ce se întâmplă cu materialul la impactul unui asteroid. Echipa formată din Falko Langenhorst de la Universitatea din Jena și Hanns-Peter Liermann de la DESY a simulat un impact de asteroid cu cuarțul mineral în laborator și l-a urmărit cu mișcare lentă într-o celulă de nicovală de diamant, în timp ce îl monitoriza cu sursa de raze X a DESY PETRA. III.
Observația relevă o stare intermediară a cuarțului care rezolvă un mister vechi de zeci de ani despre formarea lamelelor caracteristice în materialul lovit de un asteroid. Cuarțul este omniprezent pe suprafața Pământului și este, de exemplu, principalul constituent al nisipului. Analiza ajută la o mai bună înțelegere a urmelor impacturilor din trecut și poate avea, de asemenea, semnificație pentru materiale complet diferite. Cercetătorii își prezintă descoperirile în Nature Communications.
Impacturile asteroizilor sunt evenimente catastrofale care creează cratere uriașe și uneori topesc părți din roca de bază a Pământului. „Cu toate acestea, craterele sunt adesea greu de detectat pe Pământ, deoarece eroziunea, intemperii și tectonica plăcilor le fac să dispară în milioane de ani”, explică Langenhorst.
De aceea, mineralele care suferă modificări caracteristice datorită forței. a impactului servesc adesea ca dovadă a unui impact. De exemplu, nisipul de cuarț (care din punct de vedere chimic este dioxid de siliciu, SiO2) este transformat treptat în sticlă printr-un astfel de impact, granulele de cuarț fiind apoi încrucișate de lamele microscopice. Această structură poate fi explorată în detaliu doar la microscop electronic. Poate fi văzută în materialul din craterul Barringer relativ recent și proeminent din Arizona, SUA, de exemplu.
„De mai bine de 60 de ani, aceste structuri lamelare au servit ca indicator al impactului unui asteroid, dar nimeni nu știa până acum cum s-a format această structură în primul rând”, spune Liermann. „Am rezolvat acum acest mister vechi de zeci de ani.”
Pentru a face acest lucru, cercetătorii au petrecut ani de zile modificând și avansând tehnici care permit studierea materialelor sub presiune înaltă în laborator. În aceste experimente, probele sunt de obicei comprimate între două nicovale mici de diamant într-o așa-numită celulă de nicovală de diamant (DAC). Permite generarea controlată a presiunilor extreme – așa cum predomină în interiorul Pământului sau într-un impact de asteroizi.
Pentru experimentele sale, echipa a folosit o celulă dinamică de nicovală de diamant (dDAC) în care presiunea poate fi schimbat foarte repede în timpul măsurării. Cu acest dispozitiv, oamenii de știință au comprimat mici cristale de cuarț din ce în ce mai puternice, în timp ce străluceau lumina intensă de raze X a lui PETRA III prin ele pentru a investiga modificările aduse structurii lor cristaline.
„Trucul este să lăsați asteroidul simulat. impactul se desfășoară suficient de lent pentru a-l putea urmări cu raze X, dar nu prea încet, astfel încât efectele tipice unui impact de asteroizi să poată avea loc în continuare”, spune Liermann. Experimentele pe scara secundelor s-au dovedit a fi durata potrivită.
„Am observat că la o presiune de aproximativ 180.000 de atmosfere, structura de cuarț s-a transformat brusc într-o structură de tranziție mai strânsă, pe care o numim rosiait- ca", raportează primul autor Christoph Otzen, care își scrie teza de doctorat despre aceste studii. „În această structură cristalină, cuarțul se micșorează cu o treime din volumul său. Lamelele caracteristice se formează exact acolo unde cuarțul se transformă în această așa-numită fază metastabilă, pe care nimeni nu a reușit să o identifice în cuarț înaintea noastră.”
Rosiaitul este un mineral oxidic și omonim pentru structura cristalină care este cunoscută din diferite materiale. Nu constă din silice, ci este un antimonat de plumb (un compus de plumb, antimoniu și oxigen).
„Cu cât crește presiunea mai mare, cu atât este mai mare raportul de silice cu o structură asemănătoare rosiaitului din probă”, explică Otzen. „Dar când presiunea scade din nou, lamelele asemănătoare rosiaitei nu se transformă înapoi în structura originală de cuarț, ci se prăbușesc în lamele de sticlă cu o structură dezordonată. Vedem și aceste lamele în granule de cuarț din depozitele impactului de asteroizi.”
Cantitatea și orientarea lamelelor permit să se tragă concluzii despre impact. De exemplu, ele indică cât de mare a fost presiunea de impact. „De zeci de ani, astfel de lamele au fost folosite pentru a detecta și analiza impactul asteroizilor”, subliniază Langenhorst, „Dar abia acum putem explica și înțelege cu exactitate formarea lor.”
Pentru studiu, cercetătorii nu au făcut obiectul studiului. utilizați cele mai mari presiuni posibile din punct de vedere tehnic. „În intervalul celor mai mari presiuni, se generează atât de multă căldură încât materialul se topește sau se vaporizează”, explică Langenhorst. „Materialul topit care se solidifică înapoi în rocă nu ne oferă prea multe informații utile deocamdată. Important, însă, este tocmai intervalul de presiune în care mineralele suferă modificări caracteristice în stare solidă și asta am studiat în acest caz. „
Rezultatele ar putea avea o semnificație dincolo de studiul impactului asteroizilor. „Ceea ce am observat ar putea fi un studiu model pentru formarea sticlei în materiale complet diferite, cum ar fi gheața”, subliniază Langenhorst. „Ar putea fi calea generică pe care o structură cristalină o transformă într-o fază metastabilă într-o etapă intermediară în timpul compresiei rapide, care apoi se transformă în structura de sticlă dezordonată. Intenționăm să investigăm acest lucru în continuare, deoarece ar putea fi de mare importanță pentru cercetarea materialelor. .”
Odată cu transformarea planificată a lui PETRA III la DESY în cel mai bun microscop cu raze X din lume, PETRA IV, astfel de studii vor fi posibile și mai realist în viitor. „O intensitate a razelor X de 200 de ori mai mare ne va permite să rulăm aceste experimente de 200 de ori mai repede, astfel încât să putem simula un impact cu un asteroid și mai realist”, spune Liermann.
Comentarii:
Adauga Comentariu