zespół naukowców pod kierownictwem Olivera Tschaunera, mineraloga z Uniwersytetu w Las Vegas, wyjaśnił definicję najobficiej występującego minerału na Ziemi – postaci krzemianu magnezu o wysokiej gęstości, obecnie nazywanej Bridgmanitem-i określił szacowane zakresy ograniczeń dla jego powstawania. Ich badania zostały przeprowadzone w Advanced Photon Source, biurze naukowym Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (Doe), znajdującym się w Argonne National Laboratory.

minerał został nazwany na cześć laureata Nagrody Nobla z 1946 roku i pioniera badań wysokociśnieniowych Percy ’ ego Bridgmana. Nazewnictwo to nie tylko naprawi irytującą lukę w naukowym żargonie, ale także pomoże nam zrozumieć głębię Ziemi.

aby określić skład wewnętrznych warstw ziemi, naukowcy muszą testować materiały pod ekstremalnym ciśnieniem i temperaturami. Przez dziesięciolecia naukowcy uważali, że gęsta struktura perowskitu stanowi 38% objętości Ziemi, a właściwości chemiczne i fizyczne Bridgmanitu mają duży wpływ na przepływ pierwiastków i ciepła przez płaszcz Ziemi. Ponieważ jednak minerał nie przetrwał wyprawy na powierzchnię, nikt nie był w stanie przetestować i udowodnić jego istnienia – wymóg uzyskania nazwy przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Mineralogiczne.

wstrząs-kompresja, która występuje w zderzeniach ciał asteroid w Układzie Słonecznym, tworzy te same wrogie warunki głębokiej Ziemi – około 2100 stopni Celsjusza (3800 stopni Farenheita) i ciśnienie około 240 000 razy większe niż ciśnienie powietrza na poziomie morza. Szok występuje wystarczająco szybko, aby zahamować rozpad Bridgmanitu, który ma miejsce, gdy znajduje się pod niższym ciśnieniem, takim jak powierzchnia Ziemi. Część szczątków z tych zderzeń spada na Ziemię jako meteoryty, a Bridgmanit „zamarzł” w żyle wstrząsowo-stopionej. Wcześniejsze badania meteorytów przy użyciu transmisyjnej mikroskopii elektronowej spowodowały uszkodzenie próbek przez promieniowanie i niekompletne wyniki.

zespół postanowił więc wypróbować nową taktykę: nieniszczące mikro-skupione promienie rentgenowskie do analizy dyfrakcyjnej i nowatorskie techniki szybkiego odczytu obszaru detektora. Tschauner i jego współpracownicy z Caltech i GeoSoilEnviroCARS, obsługiwanej przez Uniwersytet w Chicago linii rentgenowskiej w APS w Argonne National Laboratory, wykorzystali wysoką energię promieniowania rentgenowskiego, która daje im zdolność penetracji meteorytu, i ich intensywny blask, który pozostawia niewiele promieniowania, aby spowodować szkody.

zespół zbadał fragment bardzo wstrząśniętego meteorytu L-chondrytowego Tenham, który rozbił się w Australii w 1879 roku. Linia pomiarowa GSECARS była optymalna dla badania, ponieważ jest to jedna z wiodących lokalizacji do prowadzenia badań wysokociśnieniowych w kraju.

ziarna Bridgmanitu są rzadkie w meteorycie Tenhma i mają mniejszą niż 1 mikrometr średnicy. W związku z tym zespół musiał użyć silnie skupionej wiązki i przeprowadzić wysoce przestrzenne odwzorowanie dyfrakcyjne, aż do zidentyfikowania agregatu Bridgmanitu i scharakteryzowania go przez Analizę strukturalną i kompozycyjną.

ten pierwszy naturalny okaz Bridgmanitu przyszedł z pewnymi niespodziankami: Zawiera nieoczekiwanie dużą ilość żelaza żelazowego, wykraczającą poza próbki syntetyczne. Naturalny Bridgmanit zawiera również znacznie więcej sodu niż większość próbek syntetycznych. W ten sposób Chemia krystaliczna naturalnego Bridgmanitu zapewnia nowatorskie kryształowe spostrzeżenia chemiczne. Ta naturalna próbka Bridgmanitu może służyć jako uzupełnienie badań eksperymentalnych skał głębokich płaszcza w przyszłości.

przed tym badaniem wiedza na temat właściwości Bridgmanitu została oparta tylko na próbkach syntetycznych, ponieważ pozostaje on stabilny tylko poniżej głębokości 660 kilometrów (410 mil) przy ciśnieniach powyżej 230 kbar (23 GPa). Kiedy zostanie wyprowadzony z wewnętrznej Ziemi, niższe ciśnienie przekształca go z powrotem w mniej gęste minerały. Niektórzy naukowcy uważają, że niektóre inkluzje na diamentach są śladami pozostawionymi przez Bridgmanite, które zmieniły się wraz z odkryciem diamentów.

wyniki zespołu zostały opublikowane w listopadowym wydaniu czasopisma Science jako „Discovery of bridgmanite, the most obfite mineral in Earth, in a shocked meteorite,” przez O. Tschaunera na University of Nevada w Las Vegas, N. V.; C. Ma; J. R. Beckett; G. R. Rossman w California Institute of Technology w Pasadenie w Kalifornii.; C. Prescher; V. B. Prakapenka na University of Chicago w Chicago, IL.

badania te zostały sfinansowane przez amerykański Departament Energii, NASA i NSF.

Argonne National Laboratory poszukuje rozwiązań problemów krajowych w nauce i technologii. Pierwsze Narodowe laboratorium w kraju, Argonne prowadzi wiodące podstawowe i stosowane badania naukowe w praktycznie każdej dyscyplinie naukowej. Naukowcy z Argonne ściśle współpracują z naukowcami z setek firm, uniwersytetów oraz agencji federalnych, stanowych i miejskich, aby pomóc im rozwiązać ich specyficzne problemy, zwiększyć wiodącą pozycję naukową Ameryki i przygotować naród na lepszą przyszłość. Z pracownikami z ponad 60 krajów. Argonne jest wspierany przez Office of Science Departamentu Energii USA. Office of Science jest największym zwolennikiem podstawowych badań w naukach fizycznych w Stanach Zjednoczonych i pracuje nad sprostaniem niektórym z najbardziej palących wyzwań naszych czasów. Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź science.energy.gov.