穿越大氣層而來的隕石,猛烈撞擊地表後產生了怎樣奇特的物質?_風聞
Science_北京-不惧过往,不畏将来!2020-08-28 15:05


研究人員分析了劇烈衝擊壓縮條件下,硅礦物石英的晶體結構。該研究有望用於揭示行星的形成和演化過程。
石英。****
當隕石穿過地球大氣層,猛烈撞擊地表時,會如何改變着陸點的礦物?這種極端撞擊事件涉及的短暫化學過程,能否讓科學家們瞭解行星深處、高温高壓條件下的礦物信息。
《科學進展》雜誌8月26日發文稱,美國卡耐基科學研究所(CIS)、普林斯頓大學和華盛頓州立大學等,分析了劇烈衝擊壓縮條件下,硅礦物石英的晶體結構。
項目負責人、CIS研究人員Sally June Tracy解釋説:“石英是地殼中含量最豐富的礦物質之一。在實驗室裏,我們模擬了隕石撞擊過程,希望有新的發現。”
石英是一種由硅元素和氧元素組成的四面體晶體。分析石英在高温高壓條件下的結構變化,有助於研究人員揭示地球的地質歷史細節。
當一種材料受到極端壓力、温度作用時,內部的原子結構會產生改變,導致性質發生變化。例如,石墨和金剛石由碳製成,然而,低壓條件下形成的石墨柔軟、非透明,而在高壓條件下形成的鑽石則硬度極高,並且是透明的。
碳原子的排列情況決定了石墨、鑽石的結構和性質。反過來,這又會影響它們的應用。
儘管硅礦物的研究已有很長曆史,但科學家們對撞擊事件(或者Tracy等設置的動態壓縮條件)中,二氧化硅的結構形式仍有爭議。
一部分人認為,在衝擊載荷作用下,二氧化硅通常會轉變為緻密晶體——超石英,這是一種可能存在於地球深部的礦物。另一些人則認為,由於衝擊時間較短,二氧化硅將變成緻密的玻璃狀結構。
Tracy等使用一種類加農炮氣槍,將彈丸以極快的速度射入石英樣品中,並用一種特殊的X射線儀記錄了撞擊後、不到百萬分之一秒內形成的物質的晶體結構。
他們發現,當石英受到超過30萬倍大氣壓的動態衝擊時,會進入一種新的無序晶體相,這是一種介於完全結晶的超石英和完全無序的玻璃體之間的過渡相。一旦強烈壓力消退,過渡結構就不復存在了。
Tracy總結説:“動態壓縮試驗有望平息這個長期爭論。更重要的是,撞擊事件為理解行星形成、演化提供了重要參考,持續研究可以揭示這些過程中的新信息。”
編譯:雷鑫宇
審稿:西莫
責編:Max
期刊來源:《科學進展》
期刊編號:2375-2548
原文鏈接:
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200826151306.ht
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