Y al hacerlo, un equipo de científicos dirigido por Oliver Tschauner, mineralogista de la Universidad de Las Vegas, aclaró la definición del mineral más abundante de la Tierra, una forma de silicato de hierro y magnesio de alta densidad, ahora llamada Bridgmanita, y definió rangos estimados de restricción para su formación. Su investigación se llevó a cabo en Advanced Photon Source, una instalación de Usuarios de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) ubicada en el Laboratorio Nacional Argonne de DOE.

El mineral fue nombrado en honor al premio Nobel de 1946 y pionero de la investigación de alta presión Percy Bridgman. El nombramiento hace más que arreglar una brecha irritante en la jerga científica; también ayudará a nuestra comprensión de la Tierra profunda.

Para determinar la composición de las capas internas de la Tierra, los científicos necesitan probar materiales bajo presión y temperaturas extremas. Durante décadas, los científicos han creído que una estructura densa de perovskita constituye el 38 por ciento del volumen de la Tierra, y que las propiedades químicas y físicas de la Bridgmanita tienen una gran influencia en la forma en que los elementos y el calor fluyen a través del manto de la Tierra. Pero como el mineral no sobrevivió al viaje a la superficie, nadie ha podido probar y probar su existencia, un requisito para obtener un nombre de la Asociación Mineralógica Internacional.

La compresión de choque que se produce en colisiones de cuerpos de asteroides en el sistema solar crea las mismas condiciones hostiles de la Tierra profunda: aproximadamente 2.100 grados Celsius (3.800 grados Farenheit) y presiones de aproximadamente 240.000 veces mayor que la presión del aire a nivel del mar. El choque ocurre lo suficientemente rápido como para inhibir la ruptura de Bridgmanita que tiene lugar cuando se encuentra bajo una presión más baja, como la superficie de la Tierra. Parte de los escombros de estas colisiones caen a la Tierra en forma de meteoritos, con la Bridgmanita «congelada» dentro de una vena de choque-fusión. Pruebas previas en meteoritos usando microscopía electrónica de transmisión causaron daños por radiación a las muestras y resultados incompletos.

Así que el equipo decidió probar una nueva táctica: rayos X micro focalizados no destructivos para el análisis de difracción y nuevas técnicas de detección de área de lectura rápida. Tschauner y sus colegas de Caltech y GeoSoilEnviroCARS, una línea de rayos X operada por la Universidad de Chicago en el APS del Laboratorio Nacional Argonne, aprovecharon la alta energía de los rayos X, que les da la capacidad de penetrar el meteorito, y su intenso brillo, que deja poca radiación para causar daños.

El equipo examinó una sección del meteorito de condrita L Tenham, que se estrelló en Australia en 1879. La línea de haz de GSECARS fue óptima para el estudio porque es una de las ubicaciones líderes del país para realizar investigaciones de alta presión.

Los granos de bridgmanita son raros en el meteorito Tenhma, y tienen menos de 1 micrómetro de diámetro. Por lo tanto, el equipo tuvo que utilizar un haz fuertemente enfocado y realizar un mapeo de difracción altamente resuelto espacialmente hasta que se identificara un agregado de Bridgmanita y se caracterizara mediante análisis estructural y composicional.

Este primer espécimen natural de Bridgmanita vino con algunas sorpresas: Contiene una cantidad inesperadamente alta de hierro férrico, más allá de las muestras sintéticas. La bridgmanita natural también contiene mucho más sodio que la mayoría de las muestras sintéticas. Por lo tanto, la química cristalina de la Bridgmanita natural proporciona ideas químicas de cristal novedosas. Esta muestra natural de Bridgmanita puede servir como complemento a estudios experimentales de rocas del manto profundo en el futuro.

Antes de este estudio, el conocimiento sobre las propiedades de la Bridgmanita solo se ha basado en muestras sintéticas porque solo permanece estable por debajo de los 660 kilómetros (410 millas) de profundidad a presiones superiores a 230 kbar (23 GPa). Cuando es sacado de la Tierra interna, las presiones más bajas lo transforman de nuevo en minerales menos densos. Algunos científicos creen que algunas inclusiones en los diamantes son las marcas dejadas por la Bridgmanita que cambiaron a medida que los diamantes fueron desenterrados.

Los resultados del equipo fueron publicados en la edición del 28 de noviembre de la revista Science como «Descubrimiento de bridgmanita, el mineral más abundante de la Tierra, en un meteorito conmocionado», por O. Tschauner en la Universidad de Nevada en Las Vegas, N. V.; C. Ma; J. R. Beckett; G. R. Rossman en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California.; C. Prescher; V. B. Prakapenka en la Universidad de Chicago en Chicago, IL.

Esta investigación fue financiada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos, la NASA y la NSF.

El Laboratorio Nacional Argonne busca soluciones a problemas nacionales apremiantes en ciencia y tecnología. El primer laboratorio nacional de la nación, Argonne, lleva a cabo investigaciones científicas básicas y aplicadas de vanguardia en prácticamente todas las disciplinas científicas. Los investigadores de Argonne trabajan en estrecha colaboración con investigadores de cientos de empresas, universidades y agencias federales, estatales y municipales para ayudarlos a resolver sus problemas específicos, promover el liderazgo científico de Estados Unidos y preparar a la nación para un futuro mejor. Con empleados de más de 60 países. Argonne cuenta con el apoyo de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos. La Oficina de Ciencias es el mayor defensor de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos, y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite science.energy.gov.