E così facendo, un team di scienziati guidati da Oliver Tschauner, mineralogista presso l’Università di Las Vegas, ha chiarito la definizione del minerale più abbondante della Terra – una forma ad alta densità di silicato di ferro magnesio, ora chiamato Bridgmanite-e definito gamme di vincoli stimati per la sua formazione. La loro ricerca è stata eseguita presso l’Advanced Photon Source, un ufficio del Dipartimento dell’Energia (DOE) degli Stati Uniti presso l’Argonne National Laboratory del DOE.

Il minerale prende il nome dal premio Nobel 1946 e pioniere della ricerca ad alta pressione Percy Bridgman. La denominazione non fa altro che correggere una lacuna fastidiosa nel gergo scientifico; aiuterà anche la nostra comprensione della Terra profonda.

Per determinare la composizione degli strati interni della Terra, gli scienziati devono testare i materiali sotto pressione e temperature estreme. Per decenni, gli scienziati hanno creduto che una struttura densa di perovskite costituisse il 38% del volume della Terra e che le proprietà chimiche e fisiche della Bridgmanite abbiano una grande influenza su come gli elementi e il calore fluiscono attraverso il mantello terrestre. Ma dal momento che il minerale non è riuscito a sopravvivere al viaggio in superficie, nessuno è stato in grado di testare e dimostrare la sua esistenza – un requisito per ottenere un nome dall’Associazione Mineralogica internazionale.

La compressione dello shock che si verifica nelle collisioni di corpi di asteroidi nel sistema solare crea le stesse condizioni ostili della Terra profonda-circa 2.100 gradi Celsius (3.800 gradi Farenheit) e pressioni di circa 240.000 volte superiori alla pressione dell’aria a livello del mare. Lo shock si verifica abbastanza velocemente da inibire la rottura della Bridgmanite che si verifica quando viene sottoposta a una pressione inferiore, come la superficie terrestre. Parte dei detriti di queste collisioni cade sulla Terra come meteoriti, con la Bridgmanite “congelata” all’interno di una vena di fusione. Precedenti test su meteoriti con microscopia elettronica a trasmissione hanno causato danni da radiazioni ai campioni e risultati incompleti.

Così il team ha deciso di provare una nuova tattica: i raggi X micro-focalizzati non distruttivi per l’analisi della diffrazione e nuove tecniche di rilevamento dell’area a lettura rapida. Tschauner ei suoi colleghi del Caltech e il GeoSoilEnviroCARS, un’Università di Chicago-operati raggi X beamline presso l’APS presso Argonne National Laboratory, ha approfittato dei raggi X ‘ alta energia, che dà loro la capacità di penetrare il meteorite, e la loro brillantezza intensa, che lascia poco della radiazione dietro di causare danni.

Il team ha esaminato una sezione del meteorite L-condrite Tenham, che si è schiantato in Australia nel 1879. La beamline GSECARS è stata ottimale per lo studio perché è una delle sedi leader della nazione per la conduzione di ricerche ad alta pressione.

I grani di Bridgmanite sono rari nel meteorite Tenhma e hanno un diametro inferiore a 1 micrometro. Pertanto il team ha dovuto utilizzare un fascio fortemente focalizzato e condurre una mappatura di diffrazione altamente risolta spazialmente fino a quando un aggregato di Bridgmanite è stato identificato e caratterizzato da analisi strutturali e compositive.

Questo primo esemplare naturale di Bridgmanite è venuto con alcune sorprese: Contiene una quantità inaspettatamente elevata di ferro ferrico, oltre a quella dei campioni sintetici. La bridgmanite naturale contiene anche molto più sodio rispetto alla maggior parte dei campioni sintetici. Così la chimica cristallina della Bridgmanite naturale fornisce nuove intuizioni chimiche cristalline. Questo campione naturale di Bridgmanite può servire come complemento agli studi sperimentali delle rocce profonde del mantello in futuro.

Prima di questo studio, la conoscenza delle proprietà della Bridgmanite è stata basata solo su campioni sintetici perché rimane stabile solo al di sotto di 660 chilometri (410 miglia) di profondità a pressioni superiori a 230 kbar (23 GPa). Quando viene portato fuori dalla Terra interna, le pressioni più basse lo trasformano in minerali meno densi. Alcuni scienziati ritengono che alcune inclusioni sui diamanti siano i segni lasciati dalla Bridgmanite che sono cambiati man mano che i diamanti sono stati portati alla luce.

Il team i risultati sono stati pubblicati nel novembre 28 numero della rivista Scienza come “la Scoperta di bridgmanite, il minerale più abbondante sulla Terra, in una scioccato meteorite,” di O. Tschauner presso l’Università del Nevada a Las Vegas, N. V.; C. Ma; J. R. Beckett; G. R. Rossman presso il California Institute of Technology di Pasadena, in California.; C. Prescher; V. B. Prakapenka presso l’Università di Chicago a Chicago, IL.

Questa ricerca è stata finanziata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, dalla NASA e dall’NSF.

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