Метеорит, найденный в Сибири, содержит кристалл, которого не может быть в природе

В 2009 году ученые, обследовавшие метеорит «Хатырка», упавший когда-то в Корякском нагорье в Сибири, сделали необычное открытие. Внутри космического гостя специалисты нашли кристалл внеземного необычного минерала, сформировавшегося вскоре после рождения Солнечной системы, около 4.5 млрд лет назад.

Странное «зерно»

Обнаруженное в метеорите странное «зерно» является так называемым квазикристаллом. Снаружи этот странный космический минерал выглядит абсолютно так же, как и обычный кристалл. Однако внутри он заметно отличается от любой из найденных когда-либо на Земле пород.

Структура обычных кристаллов состоит, как известно, из множества повторяющихся элементов. В квазикристалле же из метеорита атомные решетки и упорядочены, и разнообразны одновременно. В любом случае диапазон атомных форм космического минерала в корне отличается от строения любого земного естественного вещества, когда-либо изучавшегося учеными.

Этого не может быть

По словам ученых, квазикристалл из сибирского метеорита — не просто необычный минерал, отличающийся от земных пород. «Зерно» из космоса, по сути, представляет собой твердое тело, в кристаллической решетке которого наблюдаются «запрещенные» в геологии симметрии.

Обычные кристаллы, как известно, состоят из периодически повторяющихся идентичных блоков, представляющих собой трехмерные пакеты. Форма таких блоков определяется тем правилом, что в плоскости можно замостить, к примеру, треугольники, прямоугольники или шестиугольники. Пятиугольники в эту группу фигур в любом случае не входят.

Чтобы понять, что представляют собой квазикристаллы, ученые советуют представить себе обычную керамическую строительную плитку. Если она будет иметь форму треугольника, прямоугольника или шестиугольника, ее можно будет выложить на полу вплотную.

Пятиугольники же расположить таким образом не получится. Между плитками в этом случае останутся пробелы. Именно такую структуру и имеют квазикристаллы. «Пробелы» между пятиугольниками в минералах этого типа заполнены атомами других веществ.

На земле минералы со структурой пятого порядка не встречаются. Ранее ученые полагали, что подобная форма может быть присуща исключительно живым органическим существам (пример — морские звезды).

Внешний вид

Структуру квазикристаллы, таким образом, имеют необычную. Внешне же они напоминают простые земные породы. Единственное — космические минералы отличаются очень высокой твердостью. Поверхность у квазикристаллов при этом гладкая и немного скользкая на ощупь. То есть одной из особенностей подобных минералов является то, что они не могут создавать большого трения.

Искусственные кристаллы

Открытие ученых было настолько неожиданным, что долгое время считалось ошибкой эксперимента. Однако изучать необычные минералы из метеорита геологи, конечно же, продолжили.

Собственно, сами квазикристаллы в лабораторных условиях специалисты научились создавать еще в конце прошлого века. "Зерно" из метеорита «Хатырка» же стало первым подобным естественным минералом, обнаруженным учеными. Назвали этот странный камень икосаэдритом. Позднее внутри метеорита "Хатырка" ученые нашли еще две других отличных разновидности квазикристаллов.

Кто нашел странный камень

До 2009 года подавляющее большинство ученых придерживалось мнения о том, что пятиугольные структурные блоки в мире минералов по определению встречаться не могут. Однако некоторые специалисты все же высказывали предположения о возможности существования в том числе естественных квазикристаллов.

Подобной точки зрения придерживался, к примеру, физик-теоретик Пристонского университета Пол Штайнхардт. Этот ученый долгое время занимался поисками квазикристаллов в природе. И именно ему (в сотрудничестве с геологом Лукой Бинди) и принадлежит заслуга находки странного минерала внутри хатырского метеорита.

Научный детектив

Чтобы установить истинное происхождение необычных космических минералов, существовать которых в природе не должно в принципе, ученые использовали самые разные современные методики. Несколько лет специалисты пытались разработать более-менее реалистичный сценарий, который бы объяснил возможность образования квазикристаллов в земных условиях. В конечном итоге учеными было доказано, что хатырские минералы однозначно образовались в метеорите еще до того, как последний упал на территорию Сибири.

Помимо всего прочего, специалистам удалось установить, что квазикристаллы были встроены в минерал под названием стишовит. Порода эта является именно метеоритной. По всей видимости, квазикристаллы образовались когда-то в одно с ней время под высоким давлением.

Еще одним подтверждением того, что необычные минералы точно не являются земной породой, служит то, что соотношение внутри них изотопов кислорода не соответствует «земным» параметрам.

Вывод ученых

Таким образом, после тщательного обследования метеорита, ученые сделали вывод о том, что естественные квазикристаллы, скорее всего, могут формироваться только в астрофизических условиях. При этом существовать подобные породы в космосе могут миллиарды лет.

Все три обнаруженных в хатырском метеорите квазикристалла, как удалось выяснить специалистам, содержат смесь алюминия, меди и железа. При этом третий космический минерал имеет и вовсе особую структуру, никогда не воспроизводившуюся даже в лабораторных условиях.

Как сформировались минералы

Разумеется, специалисты сделали в том числе и предположение о том, каким именно образом внутри сибирского метеорита образовались квазикристаллы. По мнению Пола Штайнхардта, когда-то очень давно хатырский метеорит столкнулся в космосе с другим подобном телом. В результате резкого повышения давления в этот момент внутри него и образовались минералы с необычной структурой.

Использование

В лабораторных условиях квазикристаллы когда-то создавались в основном только с научной целью. Единственное, такие минералы иногда использовались в реакциях затвердевания медицинской стали.

Также Пол Штайнхардт когда-то сделал сковороду с покрытием из квазикристаллов. Больше ни в каких отраслях подобное вещество не применялось. То есть, по-сути, на настоящий момент квазикристаллы являются просто необычным материалом, представляющим интерес в основном только для ученых.