Röntgenbeugungsbilder zeigen die neue Form von Kieselsäure. (Sally June Tracy, Stefan Turneaure und Thomas Duffy) Was passiert mit Materialien in der Erdkruste, wenn ein Meteorit in sie einschlägt? Was passiert konkret mit dem Quarz, der in vielen verschiedenen Gesteinsarten vorkommt? Wissenschaftler dachten, sie wüssten die Antwort bereits – doch neue Labortests deuten darauf hin, dass wir möglicherweise noch einmal darüber nachdenken müssen.
Da keine bevorstehenden Meteoriteneinschläge drohten, nutzten die Forscher eine spezielle Vorrichtung namens Kontinuumsgaskanone zusammen mit Röntgenbeugungsmessungen, um zu untersuchen, was passierte, wenn Quarzproben von Projektilen mit ultrahoher Geschwindigkeit getroffen wurden.
Die Projektile wurden mit der mehrfachen Kraft einer normalen Gewehrkugel abgefeuert, wodurch die Quarzproben einem etwa 300.000-fachen normalen Atmosphärendruck ausgesetzt wurden. Die Ergebnisse verursachten eine seltsame Transformation im Quarz, die nicht den Erwartungen entsprach.
Bisher wurde angenommen, dass sich Quarzmineralien wie Quarz unter solchen Bedingungen entweder in eine dichte kristalline Form umwandeln würden Stishovit oder eine dichte glasartige Struktur.
Was tatsächlich geschah, war, dass der Quarz zu etwas zwischen beiden wurde: einer neuartigen ungeordneten kristallinen Phase, die auf halbem Weg zwischen vollem Stishovit und vollem Glas liegt. Als der anfängliche Druck nachließ, konnte die neue Struktur jedoch nicht mehr aufrechterhalten werden.
„Dynamische Komprimierungsexperimente ermöglichten es uns, diese langjährige Debatte zu beenden“, sagt die Materialwissenschaftlerin Sally June Tracy von der Carnegie Institution for Science.
„Darüber hinaus sind Einschlagereignisse ein wichtiger Teil des Verständnisses der Planetenentstehung und -entwicklung, und weitere Untersuchungen können neue Informationen über diese Prozesse liefern.“
Die chemischen Phasen, die durch die plötzliche Erschütterung, den Druck und die Hitze eines Meteoriteneinschlags entstehen, können unglaublich kurzlebig sein, aber solche Prozesse hätten zur Entstehung unseres Planeten beigetragen. Wenn wir wissen, wie sie funktionieren, können wir einen Blick zurück in die Vergangenheit werfen.
Quarz besteht aus einem Siliziumatom und zwei Sauerstoffatomen in einer tetraedrischen Gitterstruktur – und da beide Elemente im siliziumreichen Erdmantel häufig vorkommen, möchten Wissenschaftler gerne mehr darüber erfahren, wie Quarz entsteht und reagiert. Es wird angenommen, dass Stishovit auch viel tiefer unter der Oberfläche unseres Planeten vorhanden ist.
Der Versuch, die geologische Zusammensetzung unseres Planeten herauszufinden und wie diese Zusammensetzung zustande kam, ist keine leichte Aufgabe. Diese neuen Ergebnisse sollten den Wissenschaftlern dabei helfen, sich ein Bild davon zu machen, was passiert ist über die Jahrmilliarden hinweg bevor der Mensch erschien.
Bezüglich Länder und Ozeane Und tektonischen Platten , unser Planet hat sich in den letzten paar Milliarden Jahren stark verändert und es gibt noch viel mehr über diesen Prozess zu entdecken.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte .