|
Квазикристаллы, за которые в 2011 году была вручена Нобелевская премия, имеют космическое происхождение. Результаты новой экспедиции на Дальний Восток России, где квазикристаллы были впервые найдены в природе, позволяют с уверенностью утверждать, что они возникли не на Земле.
Квазикристаллы - уникальная группа объектов, структура которых упорядочена, но не периодична (в отличие от обычных кристаллов, которые и упорядочены, и периодичны).
Впервые они были получены искусственно в 1982 году в лаборатории израильского ученого Даниэля Шехтмана, которому в 2011 году была присуждена Нобелевская премия за это достижение.
Долгое время считалось, что квазикристаллы не существуют в природе, однако совсем недавно они все-таки были найдены на Корякском нагорье на Дальнем Востоке России.
Результаты новой экспедиции в ту же местность позволяют с уверенностью утверждать, что природные квазикристаллы возникли не на Земле, а прибыли на нашу планету из космоса.
Результаты исследования опубликованы в журнале Reports on Progress in Physics. Авторы статьи Пауль Штайнхардт и Лука Бинди нашли новые образцы квазикристаллов. С помощью этих находок удалось показать, что на Земле просто не существует достаточно экстремальных условий, в которых возможно формирование квазикристаллов. Таким образом, все большую силу обретает утверждение, что Земля «заражена» квазикристаллами с метеоритов.
Более того, удалось установить дату «прибытия» образцов на Землю - это произошло во время последнего ледникового периода, около 15 тыс. лет назад.
«Тот факт, что новой экспедиции удалось найти еще больше образцов на участке, который изучают годами, это поразительное подтверждение всей гипотезы. Метеориты - удивительно интересные объекты, как в плане их возраста, так и состава», - заявил Штайнхардт.
В статье Штайнхардт и Бинди рассказывают об экспедиции, в ходе которой десять ученых, два водителя и повар углубились на 230 км в Корякское нагорье на Дальнем Востоке России.
Чтобы найти квазикристаллы, ученым пришлось вручную промыть полторы тонны породы.
Штайнхардту и его студенту Дову Левину принадлежит первая теория квазикристаллов. До их работы предполагалось, что все твердые тела - синтетические или природные - способны формировать упорядоченные периодические структуры - кристаллы. Чтобы понять их устройство, достаточно представить множество одинаковых ячеек (их называют элементарными), соединенные общими гранями так, что они заполняют собой все пространство. Простейший двумерный аналог кристалла - плитка в ванной (при условии, что все элементы одинаковы). Исходя из того соображения, что необходимо замостить все пространство (не оставляя «щелей» и не допуская наложений), было показано, что кристаллы могут обладать лишь четырьмя видами симметрии: второго (поворот на 180 градусов), третьего (как у треугольника), четвертого (квадрат) и шестого (шестиугольник) порядка. Однако Штайнхардт и Левин предложили теоретическую конструкцию, получившую название «квазикристаллы». В них два или более типа ячеек повторяются через различные интервалы с иррациональным соотношением, что позволяет существование любых элементов симметрии (например, оси пятого порядка).
Со времен открытия квазикристаллов в лаборатории их синтезировали более сотни, а приложения разнятся от антипригарного покрытия до шарикоподшипников и лезвий бритв.
Природные квазикристаллы нашли уже в 2000-х годах на Корякском нагорье, со стороны Чукотки. Первые же находки всколыхнули волну интереса к отдаленным горам. В 2010 году было высказано предположение, что порода, в которой найдены квазикристаллы, была метеоритной. Удалось даже определить метеорит - это углеродистые хондриты CV3, очень древние метеориты, сформировавшиеся вместе с Солнечной системой около 4,5 млрд лет назад.
Теперь Штайнхардту, Бинди и их экспедиции удалось обнаружить еще больше образцов квазикристаллов в том же самом месте, на Чукотке.
Их подробный анализ даст ответ на еще большее количество вопросов об их происхождении.
«Что такого знает природа, чего еще не знаем мы? Как внутри метеорита формируются столь совершенные квазикристаллы, когда в лаборатории нам приходится прикладывать неимоверные усилия, чтобы хотя бы приблизиться к такой структуре? Какие еще новые фазы мы можем найти в этом метеорите, и что еще он может рассказать нам о молодой Солнечной системе? Сейчас мы лишь на вершине айсберга», - подытожил Штайнхардт.
Автор: Александра Борисова.
| |