Netikėtas atradimas meteorite – „uždraustos simetrijos“ kristalas

Atradimas meteorito viduje – tik antras atvejis mokslo istorijoje, kai aptiktas natūralus kvazikristalas. Mokslininkai jo aprašymą publikavo recenzuojamame leidinyje „Scientific Reports“.

Anot Prinstono universiteto (JAV) mokslininko Paulo Steinhardto, norint suprasti skirtumą tarp kristalų ir kvazikristalų, reikėtų įsivaizduoti medines grindis, kur vietoje įprastinių stačiakampių parketo lentų visą paviršių dengia vienodo dydžio šešiakampės lentos. Jos gražiai susiglaudžia ir be jokių tarpų uždengia visas grindis. Bet jeigu bandytumėte grindis iškloti penkiakampėmis ar dešimtkampėmis lentomis, tarp jų žiojėtų tarpai. Taip ir kristaluose: atomai juose būna susirikiavę labai glaudžiomis grupėmis ir sudaro tvarkingas pasikartojančias struktūras. Bet kvazikristalų atveju atomų struktūra tarsi rodo, kad kristalas yra ne kristalas. Nors ir ne chaotiška masė.

Mokslininkai manė, kad tokios struktūros yra pernelyg trapios ir energetiškai nestabilios, kad galėtų susidaryti savaime. Bet P. Steinhardtas su kolegomis 2009 metais gavo progą patyrinėti pirmąjį kristalą, kuriam būdinga būtent tokia „uždrausta simetrija“. Ji aptikta uolienoje, kuri metais anksčiau atrasta Rusijoje, Čiukotkoje. Kristalas, pavadintas ikosaedritu, pasižymėjo penkiaguba futbolo kamuolio simetrija. Kristalas išgautas iš nežemiško kūno, kuris susiformavo maždaug prieš 4,57 mlrd. metų.

O visai neseniai atlikus kito objekto rentgeno tyrimus nustatyta, kad naujai atrasto kvazikristalo struktūra primena plokščius dešimtbriaunius diskus, sukrautus į koloną. Tokia simetrija įprastiniams kristalams yra neįmanoma. „Kai sakome dešimtkampis, norime pasakyti, kad mėginį galima pasukti viena dešimtąja pilno apskritimo dalimi ir atominė struktūra atrodys tokia pati, kaip prieš pasukimą“, – sakė P. Steinhardtas.

Šis antrasis ir kol kas dar neįvardintas kvazikristalas buvo aptiktas tame pačiame meteorite, kaip ir pirmasis, tik kitoje jo dalyje. Jis yra iš aliuminio, nikelio ir geležies – trijų metalų, kurie paprastai nėra randami kartu, nes aliuminis labai greitai oksiduojasi, todėl su kitais metalais susilydyti nelinkęs. Antro natūraliai susidariusio kvazikristalo atradimas patvirtina, kad iš tikrųjų kvazikristalai gali susidaryti natūraliai ir išlikti stabilūs labai ilgą laiką.

Kvazikristalai yra itin kieti, jų trintis yra labai silpna, o šiluminis laidumas – prastas. Todėl tai yra ideali apsauginio sluoksnio medžiaga lėktuvams ir nepridegančioms keptuvėms. Dabar mokslininkai bando išsiaiškinti, kokiu būdu kristalas susiformavo. „Žinome, kad įvyko meteoro smūgis ir kad temperatūra buvo apie 1000-1200 laipsnių Kelvino skalėje, o taip pat – kad slėgis buvo šimtą tūkstančių kartų didesnis nei atmosferos. Bet tai mums visų detalių neatskleidžia. Norėtume žinoti, ar kvazikristalų susidarymas yra retas reiškinys, kaip jis vyksta ir ar jis galėtų įvykti ir kitose žvaigždžių sistemose. O nuo šių atsakymų priklausytų ir atsakymai į klausimus kokias medžiagas galima rasti mūsų Visatoje“, - sakė Prinstono universiteto mokslininkas.

Išsamiau panagrinėti tyrimo rezultatus galima čia.