Фізики з Франції, Німеччини та Австрії під керівництвом Леоніда Дубровинського (Університет Байройта) пояснили співіснування в марсіанських і місячних метеоритах двох кристалічних форм оксиду кремнію - крістобаліту і сейфертиту. Ці мінерали виникають в принципово різних умовах: кристобаліт вимагає порівняно невеликих тисків, а сейфертит стійкий при тисках понад 0,75 мільйона атмосфер. Виявилося, що в умовах нерівномірного стиснення навіть при порівняно невеликих тисках виникає схожа на сейфертит фаза. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє прес-реліз синхротронного центру DESY.
Оксид кремнію (SiO2) має багатий набір різноманітних кристалічних форм - вони мають однаковий склад, але абсолютно різне розташування атомів у кристалічній решітці, а значить і властивостями. Найбільш відома і поширена з них - лід-кварц. При високих температурах він переходить в абсоліміт і кристобалить - їх щільність менше, ніж у кварцу. Високі тиски сприяють переходу кварцу в більш щільні коесит, стишовит і сейфертит. Всього відомо понад 50 кристалічних форм оксиду кремнію.
Високотемпáний і утворюються при невеликих тисках кристобаліт - досить рідкісний мінерал на Землі. Однак він часто зустрічається в метеоритах і місячних породах. Відомі випадки, коли кристобаліт у зразках сусідив із сейфертитом, що утворюється лише при величезних тисках. Пояснити таке сусідство можна лише специфічним механізмом перетворення кристобаліту в умовах підвищеного тиску. Такі спроби раніше неодноразово робилися, але на механізм перетворення впливає багато параметрів: стан досліджуваного зразка (порошок або монокристал), однорідність (гідростатичність), що додається в експерименті тиску та інші. Повністю відстежити механізм перетворення кристобаліту вдалося лише на порошках.
У новій роботі фізики відтворили перетворення кристобаліту в сейфертит на монокристалі матеріалу. Для цього дослідники помістили штучні та природні монокристали сейфертиту в алмазну ковадло. Для створення тиску в комірку ковадла накачали неон - він служив середовищем, що рівномірно здавлювало зразки. Вміст ковадла вивчали одночасно за допомогою раманівських спектрів і рентгенівського випромінювання синхротрона. Такий підхід дозволив авторам спостерігати за змінами в кристалічній структурі аж до тисків в 0,82 мільйона атмосфер.
При рівномірному стисненні кристобаліт перетворювався на нову модифікацію, кристобаліт X-I. Після зняття тиску відбувався зворотний перехід і сейфертит не утворювався. Коли дослідники здавлювали сейфертит в умовах нерівномірного тиску, фізики помітили більш складний ланцюжок фазових переходів. Крістобаліт X-I при тисках понад 0,3-0,4 мільйона атмосфер і кімнатній температурі перетворювався на нову кристалічну фазу, що нагадує сейфертит. Якщо врахувати вищі температури, що розвиваються при зіткненні метеоритів, то сейфертит може виникати вже при тисках в 0,1 мільйона атмосфер.
Автори відзначають, що така поведінка оксиду кремнію не дозволяє використовувати сейфертит і кристобаліт в ролі маркерів зіткнень, в яких брав участь метеорит. Крім того, це може вказати матеріалознавцям на нові способи створення матеріалів: не тільки температура і тиск, як традиційно вважається, визначають кристалічну структуру майбутнього матеріалу. Важливу роль відіграє і характер впливів.
Раніше ровер Curiosity виявив на Марсі сліди високотемпеолог ного доліміту. Ця знахідка здивувала вчених - в земних умовах абсоліміт асоціюється з вулканічною активністю.