Und dabei klärte ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Oliver Tschauner, Mineraloge an der Universität von Las Vegas, die Definition des am häufigsten vorkommenden Minerals der Erde – einer hochdichten Form von Magnesium-Eisensilikat, jetzt Bridgmanit genannt – und definierte geschätzte Einschränkungsbereiche für seine Bildung. Ihre Forschung wurde an der Advanced Photon Source durchgeführt, einer Benutzereinrichtung des US-Energieministeriums (DOE) am Argonne National Laboratory des DOE.

Das Mineral wurde nach dem Nobelpreisträger und Pionier der Hochdruckforschung Percy Bridgman von 1946 benannt. Die Namensgebung behebt nicht nur eine ärgerliche Lücke im wissenschaftlichen Jargon; Es wird auch unser Verständnis der tiefen Erde unterstützen.

Um die Zusammensetzung der inneren Erdschichten zu bestimmen, müssen Wissenschaftler Materialien unter extremem Druck und extremen Temperaturen testen. Seit Jahrzehnten glauben Wissenschaftler, dass eine dichte Perowskitstruktur 38 Prozent des Erdvolumens ausmacht und dass die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Bridgmanit einen großen Einfluss darauf haben, wie Elemente und Wärme durch den Erdmantel fließen. Aber da das Mineral die Reise an die Oberfläche nicht überlebte, konnte niemand seine Existenz testen und beweisen – eine Voraussetzung, um einen Namen von der International Mineralogical Association zu bekommen.

Stoßkompression, die bei Kollisionen von Asteroidenkörpern im Sonnensystem auftritt, erzeugt die gleichen feindlichen Bedingungen wie die tiefe Erde – etwa 2.100 Grad Celsius (3.800 Grad Fahrenheit) und Drücke von etwa 240.000 mal größer als der Luftdruck auf Meereshöhe. Der Schock tritt schnell genug auf, um den Bridgmanit-Zusammenbruch zu hemmen, der stattfindet, wenn er unter einen niedrigeren Druck wie die Erdoberfläche gerät. Ein Teil der Trümmer dieser Kollisionen fällt als Meteoriten auf die Erde, wobei der Bridgmanit in einer Schockschmelzader „gefroren“ ist. Frühere Tests an Meteoriten mit Transmissionselektronenmikroskopie verursachten Strahlenschäden an den Proben und unvollständige Ergebnisse.

Also entschied sich das Team für eine neue Taktik: zerstörungsfreie mikrofokussierte Röntgenstrahlen für die Beugungsanalyse und neuartige Flächendetektortechniken mit schnellem Auslesen. Tschauner und seine Kollegen vom Caltech und dem GeoSoilEnviroCARS, einer von der University of Chicago betriebenen Röntgenstrahlungsanlage am APS des Argonne National Laboratory, nutzten die hohe Energie der Röntgenstrahlen, die ihnen die Fähigkeit verleiht, den Meteoriten zu durchdringen, und ihre intensive Brillanz, die wenig von der Strahlung zurücklässt, um Schäden zu verursachen.

Das Team untersuchte einen Ausschnitt des stark geschockten L-Chondrit-Meteoriten Tenham, der 1879 in Australien abgestürzt war. Die GSECARS-Beamline war optimal für die Studie, da sie einer der landesweit führenden Standorte für Hochdruckforschung ist.

Bridgmanitkörner sind im Tenhma-Meteoriten selten und haben einen Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer. Daher musste das Team einen stark fokussierten Strahl verwenden und eine hoch ortsaufgelöste Beugungskartierung durchführen, bis ein Aggregat von Bridgmanit identifiziert und durch Struktur- und Zusammensetzungsanalyse charakterisiert wurde.

Dieses erste natürliche Exemplar von Bridgmanit brachte einige Überraschungen mit sich: Es enthält eine unerwartet hohe Menge an Eisen (III), die über die von synthetischen Proben hinausgeht. Natürlicher Bridgmanit enthält auch viel mehr Natrium als die meisten synthetischen Proben. So liefert die Kristallchemie von natürlichem Bridgmanit neuartige kristallchemische Erkenntnisse. Diese natürliche Probe von Bridgmanit kann in Zukunft als Ergänzung zu experimentellen Untersuchungen von Tiefenmantelgesteinen dienen.

Vor dieser Studie basierte das Wissen über die Eigenschaften von Bridgmanit nur auf synthetischen Proben, da es nur unter einer Tiefe von 660 Kilometern (410 Meilen) bei Drücken von über 230 kbar (23 GPa) stabil bleibt. Wenn es aus der inneren Erde herausgebracht wird, verwandeln die niedrigeren Drücke es wieder in weniger dichte Mineralien. Einige Wissenschaftler glauben, dass einige Einschlüsse auf Diamanten die Spuren von Bridgmanit sind, die sich verändert haben, als die Diamanten ausgegraben wurden.Die Ergebnisse des Teams wurden in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 28. November als „Entdeckung von Bridgmanit, dem am häufigsten vorkommenden Mineral der Erde, in einem geschockten Meteoriten“ von O. Tschauner an der University of Nevada in Las Vegas, NV; C. Ma; J.R. Beckett; G.R. Rossman am California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, veröffentlicht.; C. Prescher; V.B. Prakapenka an der Universität von Chicago in Chicago, IL.

Diese Forschung wurde vom US-Energieministerium, der NASA und der NSF finanziert.Argonne National Laboratory sucht Lösungen für drängende nationale Probleme in Wissenschaft und Technologie. Argonne, das erste nationale Labor des Landes, betreibt führende grundlagen- und angewandte wissenschaftliche Forschung in praktisch jeder wissenschaftlichen Disziplin. Argonne-Forscher arbeiten eng mit Forschern von Hunderten von Unternehmen, Universitäten sowie Bundes-, Landes- und Kommunalbehörden zusammen, um ihnen bei der Lösung ihrer spezifischen Probleme zu helfen, Amerikas wissenschaftliche Führung voranzutreiben und die Nation auf eine bessere Zukunft vorzubereiten. Mit Mitarbeitern aus über 60 Nationen. Argonne wird vom Office of Science des US-Energieministeriums unterstützt. Das Office of Science ist der größte Unterstützer der Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften in den Vereinigten Staaten und arbeitet daran, einige der dringendsten Herausforderungen unserer Zeit anzugehen. Für weitere Informationen besuchen Sie bitte science.energy.gov .