Cristal Extraterrestre Raro descoberto em região remota do mundo

Cristal Extraterrestre Raro tão antiga como nosso Sistema Solar Descoberto em região remota do mundo

 

- É um momento notável quando um objeto de origem extraterrestre foi descoberto, mas é claro, não é certamente algo que acontece todos os dias. Para encontrar um cristal raro, extraterrestre, que remonta ao nascimento de nosso sistema solar, 4,5 bilhões de anos atrás, é, portanto, uma extraordinária e uma experiência única!

Esta descoberta surpreendente de um cristal muito raro do espaço foi feita nas Montanhas Koryak, no Extremo-Oriente da Sibéria, na Rússia, um canto muito remoto do mundo. Os cientistas acreditam que o mineral pode ser ainda mais antiga que a própria Terra!

De acordo com uma equipe internacional de pesquisadores liderada por cientistas da Universidade de Princeton, um mineral raro e exótico, tão incomuns que se pensava impossível de existir, veio para a Terra em um meteorito.

A descoberta fornece evidências para as origens extraterrestres da amostra apenas conhecido do mundo de um quasicrystal que ocorre naturalmente.

"A descoberta é uma evidência importante que quasicristais podem se formar na natureza em condições astrofísicas, e fornece evidências de que esta fase da matéria pode permanecer estável ao longo de bilhões de anos", disse o físico Paul Steinhardt, o Albert Einstein Professor em Ciências na Universidade de Princeton.

Embora quasicristais são minerais sólidos que parecem perfeitamente normal por fora, a sua estrutura interna torna fascinante para os cientistas.

Em vez de os clusters regularmente repetidos de átomos vistos na maioria dos cristais, quasicristais conter um arranjo mais sutil e complexa atômica envolvendo dois ou mais grupos de repetição.

Como resultado, os átomos de uma quasicristais pode ser arranjado de formas que não são normalmente encontrados em cristais, tais como a forma de um icosaedro 20-face com a simetria de uma bola de futebol.

 Koryak Mountains, in Far-Eastern Siberia, Russia.

O conceito de quasicristais - junto com o termo - foi introduzido pela primeira vez em 1984 por Steinhardt e Levine Dov, ambos da Universidade da Pensilvânia. O primeiro sintético quasicrystal, uma combinação de alumínio e manganês, foi relatado em 1984 pelo israelense materiais cientista Dan Shechtman e seus colegas do Instituto Nacional dos EUA de Padrões e Tecnologia, um achado para os quais Shechtman ganhou o Prêmio Nobel 2011.

A busca por quasicristais naturais

Durante anos, muitos especialistas acreditavam que quasicristais, embora interessante, poderia ser feita somente sob as condições cuidadosamente controladas disponíveis em um laboratório. Muitos também se que os materiais eram instáveis ​​e deve, após um período de tempo prolongado, reverter para cristais comuns.

Steinhardt, que era cético em relação a este ponto de vista, decidiu lançar uma pesquisa para ver se talvez a natureza tinha batido cientistas para o soco, e já havia produzido quasicristais. Em 1999, ele e seus colaboradores iniciaram uma intensa busca por quasicristais naturais. A equipe de busca em uma base de dados de resultados experimentais de mais de 80.000 materiais conhecidos à procura de sinais de estrutura quasicristalinas. Em seguida, os pesquisadores começaram a vasculhar museus e coleções particulares para as amostras que contêm certas combinações de metais, incluindo alumínio, freqüentemente encontrados em quasicristais sintéticos.

Em 2008, os pesquisadores finalmente descobriram uma vantagem quando eles foram contatados por Luca Bindi, um mineralogista do Museu de História Natural de Florença, Itália.

Bindi sugerido que Steinhardt testar alguns dos seus espécimes, incluindo um mineral raro chamado khatyrkite, que era composto de cobre e alumínio. A amostra foi armazenada em uma caixa como parte de 10.000 minerais adquiridos pelo museu a partir de um colecionador particular, em Amsterdã. A marcação na caixa indicou que a amostra foi proveniente de montanhas Koryak, na parte nordeste da Rússia Kamchatka Peninsula.

 

Quando a amostra chegado da Itália, no entanto, tinha sido cortada da rocha circundante, deixando Steinhardt com grãos microscópicos para trabalhar, e não há espaço para erro. "Se tivéssemos deixado cair a amostra, teria sido perdido para sempre", disse Nan Yao, colega de Steinhardt Princeton.

Yao meticulosamente aterrar a pequena amostra, que mediu a largura de um cabelo humano, para as lascas ainda menores necessários para sondar a estrutura para ver se ele era um quasicrystal. A técnica que eles usaram, microscopia eletrônica de transmissão, envolve o disparo de um feixe de elétrons em uma amostra e observando como a curvatura elétrons, ou difração, quando atingem a amostra.

Dentro de uma lasca de pedra russa, os pesquisadores descobriram que o padrão de difração de assinatura de um quasicrystal, consistindo de alumínio, cobre e ferro, incorporado ao lado do khatyrkite e outros minerais. "Fiquei muito animado quando vi o padrão de difração", disse Yao, que havia entrado em trabalho no dia de Ano Novo para fazer os estudos quando o laboratório foi tranqüila. A equipe - que incluía Yao, diretor do Centro de Imagem e Análise no Instituto de Princeton para a Ciência e Tecnologia de Materiais, e Peter Lu na Universidade de Harvard - publicado as provas para o primeiro natural quasicrystal, que hoje é conhecido como icosahedrite, em um artigo de 2009 na revista Science.

Descobrir origem extraterrestre

Para descobrir as origens da amostra quasicrystal natural, Steinhardt, Bindi e Yao fez equipa com John Eiler e Guan Yunbin do Instituto de Tecnologia da Califórnia, Lincoln Hollister de Princeton e Glenn MacPherson, do Instituto Smithsonian. Os pesquisadores examinaram as inúmeras possibilidades para a origem do material, incluindo a chance de que a amostra era na verdade um subproduto da produção industrial que, de alguma forma acabou na coleção do museu. Através de uma série de investigações, a equipe descobriu evidências que aponta claramente para um começo de outro.

 A rocha, encontrada em Koryak Rússia montanhas, é um misterioso "quasicrystal ', uma espécie de cristal descoberto em materiais sintéticos, em 1982. Até agora, acreditava-se quasicristais não ocorrem na natureza - Crédito da imagem: Princeton University

Uma pista tais foi a presença de um mineral chamado stishovite, um tipo de sílica que constitui apenas sob pressões extremamente elevadas e temperaturas distantes das condições utilizadas em qualquer actividade humana. Stishovite foi encontrado em meteoritos. Uma descoberta chave é que o quasicrystal foi incorporado nos grãos stishovite, indicando que o quasicrystal eo stishovite formado em conjunto através de algum processo de alta pressão natural.

"Nós realmente encontrado o contato físico entre o quasicrystal meteoritos e minerais, e que nos convenceu de que tinha encontrado algo importante", disse Hollister, professor emérito de geociências.

 

Esta figura, que se assemelha a uma pintura abstrata, mostra duas substâncias. A substância rosa e branco é um mineral raro chamado stishovite, encontrado apenas em meteoritos e impactos de meteoritos. O material escuro no meio é quasicrystal. Assim, esta imagem prova que o quasicrystal é de origem extraterrestre. (Imagem cortesia de Paul Steinhardt)

Em seguida, os investigadores sondaram os rácios de versões diferentes, ou isótopos, de oxigênio, que variam dependendo se os minerais formados na Terra ou no espaço. Os pesquisadores descobriram que a proporção de isótopos de oxigênio em piroxênio e olivina, dois minerais intercrescidos entre as lascas de quasicrystal, foram semelhantes aos encontrados para alguns dos meteoritos mais antigos conhecidos extraterrestres, conhecidos como condritos carbonáceos CV3. Outros minerais detectados na amostra também foram consistentes com origem meteórica.
Os resultados vieram como uma surpresa, disse Hollister, que inicialmente pensou que o quasicrystal viria a ser um subproduto industrial dada a sua configuração incomum de ferro, cobre e alumínio. "Na natureza, é altamente incomum ter alumínio metálico," disse Hollister, referindo-se ao facto de que na natureza alumínio agarra átomos de oxigénio e é sempre encontrado sob a forma de óxido de alumínio. "Estávamos tentando descobrir onde na Terra a partir do núcleo para a superfície poderíamos ter condições que levam à formação de quasicristais."
Outros pesquisadores ficaram impressionados com os resultados. "Fiquei muito surpreso quando li que a fase relatado anteriormente icosaédrico era de origem extraterrestre", disse Robert Downs, professor de geociências na Universidade do Arizona, que não foi associada com a pesquisa. "Mas um momento depois, era óbvio. Como poderia uma tal variedade exótica de elementos a ser formado e preservado?"
Downs descreveu o trabalho como "um grande achado que atravessa todos os tipos de fronteiras da ciência - ciências dos materiais, física, química, geociências, astrofísica -. De uma só vez" Ele acrescentou: "E por diversão, ele fornece um instantâneo do nosso sistema solar antes de se formou."
No ano passado, Steinhardt e Bindi lançaram uma busca ambiciosa para traçar as origens da amostra russo, com o objetivo de confirmar a sua origem e obter quasicristais mais. Os pesquisadores rastreou a viúva do coletor de Amsterdam que primeiro vendeu o mineral para o museu italiano. Ela mostrou-lhes um diário há muito escondido que descreve a aquisição da rocha de um laboratório do governo durante a era soviética.
Juntando essas informações com um nome mencionado em uma publicação científica russa, Steinhardt e Bindi eventualmente localizado o mineralogista russo que em 1979 escavado na rocha de uma camada azul-verde grossa de argila em um leito nas montanhas Koryak de Chukotka, no extremo leste da Rússia . A aventura culminou em uma expedição no verão passado para que leito, e as amostras recolhidas durante a viagem estão em processo de ser analisado.
Créditos : Universidade de Princeton