Американские и европейские геологи обнаружили, что фрагмент редкого минерала хатыркита из единственного в мире месторождения квазикристаллов на российском Корякском нагорье оказался частью древнего метеорита возрастом в 4,5 миллиарда лет, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Квазикристаллы представляют собой особую форму организации материи, практически не встречающейся в природе. Они называются так потому, что их кристаллическая решётка имеет не только периодическое строение, но и обладает осями симметрии разных порядков, существование которых ранее противоречило представлениям кристаллографов.
Существование таких кристаллов было предсказано в начале 1980-х годов. В 1982 году израильский учёный Даниэль Шехтман доказал возможность существования этих объектов, за что получил Нобелевскую премию по химии 2011 года. В настоящее время насчитывается около сотни разновидностей квазикристаллов.
Пол Штайнхардт (Paul Steinhardt) из Принстонского университета (США) и его коллеги изучили ранее открытую ими единственную природную разновидность квазикристаллов — икосаэдрит. Он состоит из алюминия, железа и меди, атомы которых выстроены в виде двадцатигранника.
Весной 2011 года группа геологов под руководством Штайнхардта обнаружила квазикристалл внутри образца хатыркита. Этот минерал обнаружил российский геолог Валерий Крячко в ходе исследования русла реки Хатырка на Чукотке в районе Корякского нагорья в 1979 году.
В своей первой работе геологи "просветили" хатыркит при помощи электронного микроскопа и выяснили, что составляющие квазикристалла идеальным образом повторяют соотношение элементов в искусственных икосаэдритах. Это позволило им заключить, что хатыркит и кристалл икосаэдрита являются первыми известными науке природными квазикристаллами.
Авторы статьи ещё раз изучили минерал и обнаружили несколько дополнительных компонентов, которые полностью перевернули их представления о природе хатыркита.
По соседству с икосаэдритом учёные случайно обнаружили микроскопические вкрапления стишовита — особой формы оксида кремния. Данный минерал образуется при давлении, превышающем 100 тысяч атмосфер и при температуре в 1,5 тысячи градусов Цельсия. Такие условия существуют в глубинных слоях мантии, а также возникают при столкновении астероидов или при падении метеоритов.
Для однозначного определения происхождения квазикристалла учёные проанализировали содержание изотопов кислорода во фрагменте хатыркита. Как правило, земные и космические минералы содержат разные доли тяжёлых изотопов кислорода, и по их соотношению можно определить "родословную" образца.
Оказалось, что данный кусок хатыркита практически полностью состоит из минералов, сформировавшихся в космосе. По расчётам учёных, схожий набор изотопов характерен для углистых хондритов — астероидов, составленных из углерода и других лёгких веществ. Неоднородности в химическом составе минерала подсказали геологам, что его возраст составлял около 4,5 миллиарда лет.
Таким образом, единственный известный природный квазикристалл образовался в глубокой древности при крайне необычных условиях, полный перечень которых ещё предстоит определить, заключают учёные.
