och därmed klargjorde ett team av forskare ledda av Oliver tschauner, en mineralogist vid University of Las Vegas, definitionen av jordens mest rikliga mineral – en högdensitetsform av magnesiumjärnsilikat, nu kallad Bridgmanite-och definierade uppskattade begränsningsområden för dess bildning. Deras forskning utfördes vid Advanced Photon Source, en amerikansk Department of Energy (DOE) Office of Science Användaranläggning belägen vid does Argonne National Laboratory.

mineralet namngavs efter 1946 Nobelpristagare och pionjär inom högtrycksforskning Percy Bridgman. Namngivningen gör mer än att fixa ett irriterande gap i vetenskaplig lingo; det kommer också att hjälpa vår förståelse av den djupa jorden.

för att bestämma sminken av jordens inre lager måste forskare testa material under extremt tryck och temperaturer. I årtionden har forskare trott att en tät perovskitstruktur utgör 38 procent av jordens volym och att de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos Bridgmanit har ett stort inflytande på hur element och värme flyter genom jordens mantel. Men eftersom mineralet misslyckades med att överleva resan till ytan har ingen kunnat testa och bevisa dess existens – ett krav på att få ett namn av International Mineralogical Association.

Chockkomprimering som uppstår vid kollisioner av asteroidkroppar i solsystemet skapar samma fientliga förhållanden på den djupa jorden-ungefär 2100 grader Celsius (3800 grader Farenheit) och tryck på cirka 240 000 gånger större än lufttrycket i havsnivån. Chocken sker tillräckligt snabbt för att hämma Bridgmanite-nedbrytningen som sker när den kommer under lägre tryck, såsom jordens yta. En del av skräpet från dessa kollisioner faller på jorden som meteoriter, med Bridgmaniten ”frusen” i en chocksmältningsven. Tidigare tester på meteoriter med transmissionselektronmikroskopi orsakade strålningsskador på proverna och ofullständiga resultat.

så laget bestämde sig för att prova en ny taktik: icke-destruktiva mikrofokuserade röntgenstrålar för diffraktionsanalys och nya snabbläsningsområde-detektortekniker. Tschauner och hans kollegor från Caltech och GeoSoilEnviroCARS, en University of Chicago-opererad röntgenstråle vid APS vid Argonne National Laboratory, utnyttjade röntgenstrålarnas höga energi, vilket ger dem möjlighet att tränga in i meteoriten och deras intensiva glans, vilket lämnar lite av strålningen bakom för att orsaka skador.teamet undersökte en del av den mycket chockade l-chondrite meteorite Tenham, som kraschade i Australien 1879. Gsecars beamline var optimal för studien eftersom det är en av landets ledande platser för att bedriva högtrycksforskning.

Bridgmanitkorn är sällsynta i Tenhma-meteoriten, och de är mindre än 1 mikrometer i diameter. Således var laget tvungen att använda en starkt fokuserad stråle och genomföra mycket rumsligt löst diffraktionskartläggning tills ett aggregat av Bridgmanit identifierades och kännetecknades av strukturell och kompositionsanalys.

detta första naturliga exemplar av Bridgmanite kom med några överraskningar: Den innehåller en oväntat hög mängd järnjärn, utöver syntetiska prover. Naturlig Bridgmanit innehåller också mycket mer natrium än de flesta syntetiska prover. Således ger kristallkemin av naturlig Bridgmanit nya kristallkemiska insikter. Detta naturliga prov av Bridgmanite kan fungera som ett komplement till experimentella studier av djupa mantelstenar i framtiden.

före denna studie har kunskap om Bridgmanites egenskaper endast baserats på syntetiska prover eftersom den bara förblir stabil under 660 kilometer (410 miles) djup vid tryck över 230 kbar (23 GPa). När det tas ut ur den inre jorden, omvandlar det lägre trycket tillbaka till mindre täta mineraler. Vissa forskare tror att vissa inneslutningar på diamanter är de märken som lämnades av Bridgmanite som förändrades när diamanterna upptäcktes.

lagets resultat publicerades i November 28-numret av tidskriften Science som ”Discovery of bridgmanite, det vanligaste mineralet i jorden, i en chockad meteorit”, av O. Tschauner vid University of Nevada i Las Vegas, NV; C. Ma; J. R. Beckett; G. R. Rossman vid California Institute of Technology i Pasadena, Kalifornien. C. Prescher; V. B. Prakapenka vid University of Chicago i Chicago, IL.

denna forskning finansierades av US Department of Energy, NASA och NSF.

Argonne National Laboratory söker lösningar för att pressa nationella problem inom vetenskap och teknik. Landets första nationella laboratorium, Argonne bedriver ledande grundläggande och tillämpad vetenskaplig forskning inom praktiskt taget alla vetenskapliga discipliner. Argonne-forskare arbetar nära forskare från hundratals företag, universitet och federala, statliga och kommunala myndigheter för att hjälpa dem att lösa sina specifika problem, främja Amerikas vetenskapliga ledarskap och förbereda nationen för en bättre framtid. Med anställda från mer än 60 länder. Argonne stöds av Office of Science av US Department of Energy. Office of Science är den enskilt största supporteren av grundforskning inom fysiska vetenskaper i USA och arbetar för att ta itu med några av de mest pressande utmaningarna i vår tid. För mer information, besök science.energy.gov.