Обнаружена образующаяся при ударе астероида новая кристаллическая структура

Ученые Йенского университета имени Фридриха Шиллера определили, что происходит с породами при ударе астероида, смоделировав столкновение кварца в ячейке с алмазной наковальней. Они обнаружили, что при экстремальном давлении в кристаллах песка происходит образование новой, метастабильной структуры. О результатах исследования сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

На Земле кратеры, образовавшиеся в результате падения астероидов, исчезают в течение миллионов лет в результате эрозии, выветривания и тектоники плит. Минералы, претерпевающие характерные изменения под действием силы удара, часто служат свидетельством удара. Например, кварцевый песок (который представляет собой двуокись кремния, SiO2) при таком ударе постепенно превращается в стекло, при этом зерна кварца соседствуют с микроскопическими пластинками, называемые ламелями.

В ходе эксперимента образцы кварца подвергали экстремальному давлению в ячейке с алмазными наковальнями, пропуская через них интенсивный рентгеновский свет PETRA III, чтобы исследовать изменения в их кристаллической структуре. Сжатие происходило в течение секунд — достаточно медленно для отслеживания с помощью рентгеновского излучения и достаточно быстро для воспроизводства эффектов, типичных для столкновения с астероидом.

При давлении около 180 тысяч атмосфер кварцевая структура внезапно трансформировалась в более плотно упакованную переходную структуру, названную розиаитоподобной в честь оксидного минерала розиаита, состоящего из свинца, сурьмы и кислорода. Кварц сжимается на треть своего объема, а характерные ламели образуются именно там, где кварц переходит в метастабильную фазу. Когда давление падает, розиаитоподобные ламели не трансформируются обратно в первоначальную кварцевую структуру, а разрушаются с возникновением ламелей с неупорядоченной структурой.

Количество и ориентация ламелей позволяют сделать выводы о силе воздействия. Например, они могут показать, насколько высоким было ударное давление, то есть насколько массивным был астероид, и с какой скоростью он ударился о поверхность.