Научная группа Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН (ИФВД РАН), Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН (ИГМ СО РАН), Новосибирского государственного университета (НГУ) совместно со специалистами Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) в работе, посвященной изучению состава железных метеоритов, впервые показала, что высокобарическая форма Fe2P-аллабогданит не является, как считалось ранее, индикатором высоких давлений. Полученные данные помогут специалистам более точно определять природу железных метеоритов. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports, входящем в Nature Publishing Group.
Работа ученых посвящена редким фосфидам железа и никеля, которые имеют важное значение для исследования железных метеоритов. Эти космические тела часто несут следы ударных воздействий в виде деформационных структур и ударно-расплавных жил, но при этом в их составе практически нет минералов высокого давления. Одним из возможных индикаторов высоких давлений специалисты до последнего времени считали высокобарическую форму Fe2P – аллабогданит, которую удавалось обнаружить экспериментально только при высоком давлении в 8 ГПа (примерно 79 000 атмосфер) и температуре 1400 °C. Фазой низкого давления считался Fe2P-барринджерит.
«Мы обратили внимание, что железные метеориты с аллабогданитом не имеют никаких признаков воздействия ударных давлений. Кроме того, имелась противоречивая информация по термодинамике фазового перехода барринджерит-аллабогданит – в одних теоретических работах при нормальных условиях стабильным был барринджерит, в других – аллабогданит, – рассказал заместитель директора по науке ИФВД РАН, доктор геолого-минералогических наук, профессор РАН Константин Литасов. – Сначала мы провели квантово-химические расчеты из первых принципов и получили данные, что при нормальных условиях (1 атмосфера и 25 °C) стабильным является аллабогданит, а при повышении температуры моделирования до 500 °C он переходит в барринджерит. Чтобы подтвердить возможную стабильность аллабогданита, получив результаты численных расчетов, мы провели серию простых, но трудоемких экспериментов при невысоких температурах (400-500 °C)».
Специалисты работали со смесью железа и фосфора; железа, никеля и фосфора; а также с синтетическими Fe2P и Ni2P фосфидами.
«Образцы запаивали в кварцевую ампулу и выдерживали при температурах 400-500 °C в печи 1-2 месяца. С синтетическими материалами ничего не происходило: фазового перехода от барринджерита к аллабогданиту не было, – пояснила ведущий научный сотрудник ИГМ СО РАН, старший преподаватель НГУ, доктор геолого-минералогических наук, профессор РАН Татьяна Беккер. – А вот в смесях из отдельных компонентов железа, никеля и фосфора нам удалось обнаружить начало реакции с образованием вокруг зерен железа каемок новой фазы».
Наличие аллабогданита в смесях с преобладанием железа и барринджерита только в смесях с высоким содержанием никеля показали рентгеноструктурные исследования и исследования методом дифракции отраженных электронов.
«Образцы смесей были исследованы на электронном микроскопе методом дифракции обратно рассеянных электронов в лаборатории синхротронного излучения ИЯФ СО РАН, – добавил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Константин Купер. – Мы смотрели, в каких образцах и в каких пропорциях присутствуют аллабогданит и барринджерит и фиксировали их. Таким образом был проведен комплексный анализ, верифицировавший данные».
Главный результат работы – аллабогданит с составом как в метеоритах является фазой атмосферных, а не высоких давлений, как считалось ранее – подтвержден численными и физическими экспериментами. Эти данные помогут специалистам в дальнейшем изучении природы метеоритов.
«По своей природе железные метеориты являются фрагментами ядер планетезималей, небесных тел, образованных из примитивного вещества ранней Солнечной системы, – пояснил Константин Литасов. – Находки высокобарических минералов, таких как Fe2P – аллабогданит, в метеоритах без признаков ударного метаморфизма, могли бы являться доказательством кристаллизации в недрах планетезималей при высоких давлениях (выше 8 ГПа). Для сравнения – в центре Луны давление достигает 5 ГПа. То есть эти объекты должны были быть существенно больше Луны. В данной работе мы показали, что аллабогданит может быть фазой атмосферных давлений и не обязательно характеризует ядра крупных планетезималей».
Центр коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» ИЯФ СО РАН, на базе которого в том числе было проведено исследование, специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного и терагерцового излучения, на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ, на разработке и создании специализированных источников синхротронного и терагерцового излучения. Ежегодно в Центре работают десятки российских и зарубежных организаций.
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритовИнститут ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН (inp.nsk.su), 4.06.2020
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритовНаука в Сибири (sbras.info), 4.06.2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давленийBisnes-sodeistvie.ru, 4.06.2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давленийРамблер/новости (news.rambler.ru), 4.06.2020
Железные метеориты "лишились" индикатора высоких давленийИндикатор (indicator.ru), 4.06.2020
Железные метеориты "лишились" индикатора высоких давленийSeldon.News (news.myseldon.com), 4.06.2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давленийMukola.net, 4.06.2020
Эксперимент российских ученых поможет понять природу железных метеоритовПоиск (poisknews.ru), 4.06.2020
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритовСибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 4.06.2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давленийKyivweekly.com, 5.06.2020
Эксперимент геологов и физиков ИЯФ СО РАН внес вклад в понимание природы железных метеоритовРоссийское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 5.06.2020
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритовАкадемия новостей (academ.info), 5.06.2020
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритовSeldon.News (news.myseldon.com), 5.06.2020
Секреты небесных камнейАкадемгородок (academcity.org), 5.06.2020
Секреты небесных камнейSeldon.News (news.myseldon.com), 5.06.2020
Эксперимент, который внес вклад в понимание природы железных метеоритовНаучная Россия (scientificrussia.ru), 9.06.2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давленийPhyscareer.ru, 26.06.2020