Осколок породы, обнаруженный на территории СССР в 70-е годы прошлого века, был признан американскими учёными первым квазикристаллом, который был найден в природе. Теперь исследователи утверждают, что находка оказалась внеземного происхождения.
Понятие "квазикристалл" было введено в обращение в 80-х годах прошлого века. Оно обозначает минералы с необычной внутренней структурой. В ней встречаются не регулярно повторяющиеся группы атомов, как в большинстве кристаллов, а структуры из двух или трёх различных кластеров атомов. В результате физики наблюдают необычную кристаллическую симметрию вроде "невозможных" (для встречающихся в природе кристаллов) двадцатигранников из атомов.
Первый искусственный квазикристалл был описан в 1982 году. С тех пор было создано более 100 типов синтетических квазикристаллов, которые ныне используются в хирургических инструментах и долговечных покрытиях.
Специалисты полагали, что найти квазикристаллы в естественных условиях невозможно, ибо они спустя некоторое время должны превращаться в обычные кристаллы. Каково же было их изумление, когда выяснилось, что квазикристаллы в природе всё-таки существуют, более того, валятся на нас с неба.
Кусок редкого минерала хатыркита, ставший героем нынешнего исследования, был много лет назад найден в горах Корякского нагорья. Позднее он попал в руки частному коллекционеру из Амстердама, вдова которого после смерти мужа продала собранные образцы учёным из Музея естествознания во Флоренции (Museo di Storia Naturale di Firenze). В 2008 году за их изучение взялась международная группа петрографов, возглавляемая учёными из Принстона (Princeton University).
Дифракционное исследование образца показало, что в одном из обломков породы присутствует квазикристаллическая решётка, состоящая из атомов алюминия, меди и железа. Эти включения окружал хатыркит и другие минералы.
"Когда я увидел результаты анализа, то был очень взволнован", - рассказывает Нань Яо (Nan Yao), глава Института наук и технологии материалов Принстона (PRISM). Кстати, получил он их накануне Нового 2009 года, когда зашёл в лабораторию, чтобы поработать в тишине, повествует PhysOrg.com.
Позднее в журнале Science появилась статья, рассказывающая о необычном минерале икосаэдрите Al63Cu24Fe13 (икосаэдр – тот самый двадцатигранник). Но учёные на этом не остановились. Они решили выяснить, как необычный "камешек" мог появиться в горах Чукотки.
Перебрав множество различных вариантов, учёные уже почти были готовы согласиться, что икосаэдрит – побочный продукт какого-нибудь промышленного производства. В пользу этого свидетельствовало наличие в находке металлического алюминия, который почти не встречается в природе. (Как правило, алюминий "хватает" кислород, превращаясь в оксид.)
Однако, после того как исследователи изучили состав обломка, у них не осталось сомнений, что перед ними внеземной гость. Во-первых, об этом говорило присутствие в куске породы минерала стишовита, в который входит форма кремния, образующаяся лишь при очень высоких давлениях и температурах, не используемых ни в одном из видов человеческой деятельности. Кроме того, этот кремниевый минерал часто находили в метеоритах.
Квазикристаллическая структура была обнаружена в непосредственной близости от зёрен стишовита, что может означать, что оба минерала родились в одном "плавильном котле", каком-то экстремальном природном процессе.
Во-вторых, анализ изотопного состава образца показал, что соотношение изотопов кислорода в пироксене и оливине (других минералов находки) такое же, как в древнейших метеоритах (углеродистых хондритах).
Вероятно, минерал появился примерно 4,5 миллиарда лет назад во времена формирования Солнечной системы, делают вывод петрографы. Таким образом, находка даже старше самой Земли и позволяет нам взглянуть в прошлое Солнечной системы.
"Открытие показывает, что квазикристаллы могут образовываться в природе, а также что они могут на протяжении миллиардов лет оставаться стабильными", - говорит глава нынешней работы Пол Штейнхардт (Paul Steinhardt) из Принстона.
Поражённые собственными выводами американцы решили во что бы то ни стало разыскать другие природные квазикристаллы. В прошлом году они подняли архивы, нашли вдову амстердамского коллекционера, которая продала собрание музею в Италии, выпросили у неё дневники мужа.
Выяснилось, что образец необычного минерала был изъят из государственной лаборатории ещё во времена СССР. Покопавшись в статьях того времени, учёные нашли минеролога, который в 1979 году обнаружил обломки хатыркита в глиняных слоях речного русла в горах Корякского нагорья.
Летом 2011 года петрографы провели экспедицию в нашу страну, в ходе которой им удалось найти то самое место и новые образцы минерала. Сейчас они продолжают их изучать. Ну а о нынешнем "камешке" во всех подробностях рассказывает статья в журнале PNAS.
Новости науки и техники