Трубка «окаменелой молнии» из Песчаных холмов Небраски содержит редкий тип квазикристалла, который ранее был найден только в метеоритах и на испытательных полигонах атомных бомб, сообщает «live science».
Квазикристаллы – это материалы, которые нарушают традиционные правила кристаллографии. До того, как они были впервые зарегистрированы в 1984 году, ученые думали, что материалы могут быть либо кристаллическими — с симметричными, повторяющимися узорами — либо аморфными, то есть случайно расположенными и неупорядоченными. Кроме того, ученые полагали, что кристаллы могут быть симметричными только ограниченное количество раз при вращении вокруг оси — два, три, четыре или шесть раз.
Квазикристаллы нарушают эти правила. Они собраны вместе в упорядоченный шаблон, но этот шаблон повторяется. Они также имеют вращательные симметрии, которых не может достичь ни один обычный кристалл. Квазикристалл с икосаэдрической симметрией, например, может отображать пятикратную симметрию вокруг шести различных линий вращения.
Фульгуриты образуются, когда молния ударяет в песок, сливая зерна в корявую, разветвленную стеклянную трубку. Ученые собрали несколько фульгуритов в поисках квазикристаллов. Тот, который содержал эту редкую форму материи, происходил из песчаных холмов Небраски, недалеко от деревни Хайаннис. Эта область Небраски состоит из покрытых травой песчаных дюн.
Фульгурит был найден возле линии электропередачи, которая обрушилась во время шторма в 2008 году. В общей сложности он был около 2 метров в длину и до 8 сантиметров в диаметре. Никто не был свидетелем этого события, поэтому исследователи не уверены, ударила ли молния в линию электропередачи и создала фульгурит, или же линия упала на ветру и создала фульгурит с собственным электрическим разрядом.
В любом случае, полученное разветвленное стекло содержало смесь материалов из песка и металлов в электрической линии, включая марганец, кремний, хром, алюминий и никель. Чтобы объединить эти материалы, температура песка должна была ненадолго достичь по крайней мере 1 710 градусов по Цельсию.
Используя сканирующий электронный микроскоп, Бинди, Стейнхардт и их коллеги обнаружили 12-сторонний, 12-угловой кристалл с 12-кратной симметрией, встроенной в фульгурит. Квазикристаллы с такой симметрией встречаются даже реже, чем квазикристаллы в целом, написали исследователи в своей статье.
«Это демонстрирует, что переходные экстремальные температурные условия давления подходят для синтеза квазикристаллов», — сказал он. Другие потенциальные места для поиска квазикристаллов, по его словам, могут быть в ударных точках, образующихся, когда крупные метеориты или астероиды ударяются о Землю, или в частях поверхности Луны, которые были поражены астероидами.
Об открытии квазикристаллов впервые сообщалось в научной публикации в 1984 году. Само открытие, сделанное ученым Национального института стандартов и технологий Дэном Шехтманом, произошло в 1982 году.