Con experimentos de alta presión en la fuente de luz de rayos X de DESY PETRA III y otras instalaciones, un equipo de investigación alrededor de Leonid Dubrovinsky de la Universidad de Bayreuth ha resuelto un enigma en el análisis de meteoritos de la Luna y Marte. El estudio,publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , puede explicar por qué las diferentes versiones de sílice pueden coexistir en meteoritos, aunque normalmente requieren condiciones muy diferentes para formarse. Los resultados también significan que las evaluaciones previas de las condiciones en las que se han formado meteoritos deben ser consideradas cuidadosamente.
Los científicos investigaron un mineral de dióxido de silicio SiO2 que se llama cristobalita. "Este mineral es de particular interés al estudiar muestras planetarias, como los meteoritos, porque este es el mineral de sílice predominante en los materiales extraterrestres", explica el primer autorAna Černok de Bayerisches Geoinstitut BGI de la Universidad de Bayreuth, que ahora tiene su sede en la Universidad Abierta del Reino Unido. "La cristobalita tiene la misma composición química que el cuarzo, pero la estructura es significativamente diferente", agrega el coautor Razvan Caracas del CNRS, ENS de Lyon.
A diferencia del cuarzo ubicuo, la cristobalita es relativamente rara en la superficie de la Tierra, ya que solo se forma a temperaturas muy altas en condiciones especiales. Pero es bastante común en meteoritos de la Luna y Marte. Expulsada por impactos de asteroides desde la superficie de la Luna o Marte, estas rocas finalmente cayeron a la Tierra.
Sorprendentemente, los investigadores también han encontrado el mineral de sílice seifertita junto con cristobalita en meteoritos marcianos y lunares. La seifertita fue sintetizada por primera vez por Dubrovinsky y sus colegas hace 20 años y necesita presiones extremadamente altas para formarse ". Encontrar cristobalita y seifertita en el mismo grano deEl material de meteoritos es enigmático, ya que se forman bajo presiones y temperaturas muy diferentes ", subraya Dubrovinsky." Activado por esta curiosa observación, el comportamiento de la cristobalita a altas presiones ha sido examinado por numerosos estudios experimentales y teóricos durante más de dos décadas, peroel rompecabezas no se pudo resolver "
Usando los rayos X intensos de PETRA III en DESY y el ESRF de la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón en Grenoble Francia, los científicos ahora podían obtener vistas sin precedentes de la estructura de cristobalita bajo altas presiones de hasta 83 gigapascales GPa, que corresponde aproximadamente a 820,000 veces la presión atmosférica ". Los experimentos mostraron que cuando la cristobalita se comprime de manera uniforme o casi uniforme, o como decimos, en condiciones hidrostáticas o cuasihidrostáticas, asume una cristobalita etiquetada en fase de alta presión.XI ", explica la coautora de DESY, Elena Bykova, quien trabaja en la Extreme Beamline P02.2 en PETRA III, donde tuvieron lugar los experimentos." Esta fase de alta presión vuelve a la cristobalita normal cuando se libera la presión ".
Pero si la cristobalita se comprime de manera desigual en lo que los científicos llaman condiciones no hidrostáticas, se convierte inesperadamente en una estructura similar a la seifertita, como lo han demostrado ahora los experimentos. Esta estructura se forma bajo una presión significativamente menor que la necesaria para formar seifertita a partir de sílice común."Los cálculos ab initio confirman la estabilidad dinámica de la nueva fase hasta altas presiones", dice Caracas. Además, también se mantiene estable cuando se libera la presión.
"Esto fue una sorpresa", dice Černok. "Nuestro estudio aclara cómo la cristobalita exprimida puede transformarse en seifertita a una presión mucho más baja de lo esperado. Por lo tanto, los meteoritos que contienen seifertita asociada con cristobalita no necesariamente han experimentado impactos masivos".impacto, la propagación de la onda de choque a través de la roca puede crear patrones de tensión muy complejos incluso con áreas de intersección de materiales comprimidos hidrostáticamente y no hidrostáticamente, de modo que se pueden formar diferentes versiones de sílice en el mismo meteorito.
"Estos resultados tienen implicaciones inmediatas para estudiar los procesos de impacto en el sistema solar", subraya Dubrovinsky. "Proporcionan evidencia clara de que ni la cristobalita ni la seifertita deben considerarse como trazadores confiables de las condiciones de choque pico experimentadas por los meteoritos". Pero las observacionesTambién muestran de manera más general que el mismo material puede reaccionar de manera muy diferente a la compresión hidrostática y no hidrostática, como explica Dubrovinsky. "Para las ciencias de los materiales, nuestros resultados sugieren un mecanismo adicional para la manipulación de las propiedades de los materiales: además de la presión y la temperatura, diferentesformas de estrés pueden conducir a un comportamiento completamente diferente de la materia sólida "
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Materiales proporcionado por DISEÑO Deutsches Elektronen-Synchrotron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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