Meteoryt został znaleziony w wyniku ekspedycji na Czukotkę w dalekowschodniej Rosji dziesięciu naukowców ze Stanów Zjednoczonych, Rosji i Włoch w dniach od 20 lipca do 7 sierpnia 2011 roku. Meteoryt spadł do dorzecza rzeki Iomrautvaam na 62°39′11″N 174°30′02″E. Znaleziono dziewięć małych kawałków, każdy o wielkości mniejszej niż 1 mm. Był zakopany w warstwie gliny sprzed 7 tys. lat. Nazwano go meteorytem Khatyrka

REKLAMA

 Celem ekspedycji było poszukiwanie naturalnie występujących kwazikryształów, czyli  ciał stałych o quasi-okresowym układzie atomów.  Pierwszy zidentyfikowany naturalny kwazikryształ, ikozaedryt (Al63Cu24Fe13), został odkryty przez Bindi i in. (2009, 2011) w próbce skały w zbiorach Museo di Storia Naturale Università degli Studi di Firenze (MSNF), po dziesięcioletnich poszukiwaniach. Próbka muzeum we Florencji jest jedną z dwóch maleńkich (<0,5 cm) skał, o których wiadomo, że zawierają krystaliczne stopy miedzi i aluminium, khatyrkit (CuAl2) i kupalit (CuAl). Druga próbka, o której wiadomo, że zawiera te stopy, jest zdeponowana jako próbka holotypu dla obu stopów w Instytucie Górnictwa w Petersburgu. Obie próbki zostały znalezione w 1979 roku przez V.V. Kryachko w bogatych w glinę warstwach wzdłuż brzegów potoku Listvenitovyi w strefie ultramaficznej Khatyrka w górach Koryak, Czukocki Okręg Autonomiczny dalekowschodniej Rosji. Próbka MSNF wykazuje niezwykle złożony zestaw zespołów, z metalowym rdzeniem zawierającym dwudziestościen, khatyrkit, kupalit i fazę β (AlCuFe), wszystkie przerośnięte diopsydem, forsterytem i niewielkimi ilościami stiszowitu. Meteoryt występuje jako ziarna klastyczne w warstwach bogatych w glinę polodowcową wzdłuż brzegów strumienia w górach Koryak. Niektóre ziarna są wyraźnie chondrytowe i zawierają porfirytowe chondry oliwinu typu IA zamknięte w matrycach, które mają charakterystyczną teksturę oliwinu płytkowego, skład oliwinu macierzystego i mineralogię (oliwin, pentlandyt, bogaty w nikiel metal żelazowo-niklowy, nefelin i piroksen wapniowy.  Ziarna chondrytu i CAI zawierają drobne fragmenty metalicznych stopów miedzi, glinu i żelaza, które zawierają ikozaedryt w fazie kwazikrystalicznej. Jedno ziarno to achondrytowy przerost stopów metali Cu-Al i forsterytowego oliwinu ± diopsydowego piroksenu, z których oba mają meteorytowy (podobny do CV3) skład izotopowy tlenu. Wreszcie, niektóre ziarna składają się prawie wyłącznie z metalicznych stopów aluminium + miedź ± żelazo. Stopy metali Cu-Al-Fe i zawierający stop klast achondrytu są interpretowane jako akrecyjny składnik tego, co poza tym jest dość normalnym chondrytem CV3 (utlenionym). To połączenie ziaren chondrytu CV3 z metalicznymi stopami miedzi i aluminium sprawia, że Khatyrka jest wyjątkowym meteorytem, być może najlepiej opisanym jako złożony brekcja CV3 (ox).

Po raz pierwszy w naturze odkryto nowy rodzaj tego dziwnego, łamiącego zasady ciała stałego bez uprzedniego wytworzenia identycznego związku w laboratorium. Paul Steinhardt z Princeton University uporczywie polował na kwazikryształy, odkąd przewidział ich istnienie na początku lat 80-tych. Wcześniej znaliśmy tylko dwa rodzaje ciał stałych: kryształy, w których każdy atom jest uporządkowany w powtarzającej się siatce, oraz amorficzne ciała stałe, które nie mają takiego uporządkowania. Kwazikryształy są prawie kryształami, ale łamią zasady.  Ich schludne wzory nigdy się nie powtarzają. Pierwszy syntetyczny kwazikryształ został wyhodowany w laboratorium w 1982 roku, a obecnie istnieje ponad 100 rodzajów wyhodowanych w laboratorium. Ale to dopiero trzeci typ występujący w przyrodzie – wszystkie trzy z meteorytu Khatyrka z północno-wschodniej Rosji od 2009 roku. Przybliżony skład pierwszych dwóch został wcześniej stworzony w laboratorium. Niewielki zespół naukowców z USA i Włoch znalazł dowody na naturalnie uformowany kwazikryształ w próbce uzyskanej z meteorytu Khatyrka. W swoim artykule opublikowanym w czasopiśmie Scientific Reports zespół opisuje, w jaki sposób znalazł kwazikryształ i oferuje kilka możliwych wyjaśnień, w jaki sposób powstał. Przed 1980 rokiem naukowcy wierzyli, że istnieją tylko dwa rodzaje ciał stałych; kryształy i amorficzne ciała stałe. Kryształy to materiały zbudowane z atomów połączonych w powtarzającą się sieć. Amorficzne ciała stałe są raczej przeciwne, nie mają rzeczywistego porządku. Ale potem naukowcy odkryli, że może istnieć inny typ struktury, przynajmniej teoretycznie – kwazikryształy. Są zbudowane z połączonych w sieć atomów, jak kryształy, ale się nie powtarzają. W tamtym czasie nie było jasne, czy kwazikryształy mogą istnieć naturalnie, chociaż niektórzy sugerowali, że nie ma powodu, aby nie powstawały w warunkach podobnych do tych stosowanych w laboratoriach. W ten sposób rozpoczęto poszukiwania przykładu. Poszukiwania te przyniosły efekt w 2009 roku, kiedy zespół badający próbki z meteorytu Khatyrka w północno-wschodniej Rosji znalazł dwa przykłady kwazikryształów tego samego typu, które zostały wykonane w laboratorium. W ramach tego nowego badania naukowcy donoszą, że znaleźli trzeci kwazikryształ z tej samej próbki meteorytu, ale ten nigdy wcześniej nie był sztucznie wytwarzany. Jest również bardzo podobny do jednego z dwóch pozostałych kwazikryształów znalezionych w meteorycie. Wszystkie trzy mają metaliczne aluminium, które, jak zauważa zespół, dobrze wiąże się z tlenem. Najnowszy zawiera również żelazo i miedź.

Naukowcy Luca Bindi, Chaney Lin, Chi Ma i Paul J Steinhardt zgłosili to pierwsze wystąpienie dwudziestościennego kwazikryształu o składzie Al62,0 (8) Cu31,2 (8) Fe6,8 (4). Ten nowy dwudziestościenny minerał powstał naturalnie i który doświadczył metamorfizmu szokowego, lokalnego topnienia (w warunkach przekraczających 5 GPa i 1200 ° C w niektórych miejscach) oraz szybkiego chłodzenia, z których wszystkie prawdopodobnie w wyniku wstrząsu wywołanego uderzeniem w kosmosie. Jest to pierwszy przykład kompozycji kwazikrystalicznej odkrytej w przyrodzie przed syntezą laboratoryjną. Nowy skład został znaleziony w ziarnie, które ma oddzielny zespół metali zawierający dwudziestościan (Al63Cu24Fe13), obecnie jedyny inny znany naturalnie występujący minerał o symetrii dwudziestościennej (chociaż ten drugi skład był już obserwowany w laboratorium przed jego odkryciem w przyrodzie) . Skład chemiczny obu dwudziestościennych faz scharakteryzowano za pomocą mikrosondy elektronowej, a symetrię rotacyjną potwierdzono za pomocą dyfrakcji wstecznej elektronów.

Chociaż naukowcy nie mają sposobu, aby to udowodnić, to jednak sugerują, że możliwe jest, że kwazikryształy powstały w wyniku zderzenia asteroid. Tak gwałtowne zderzenie zapewniłoby zarówno ciepło, jak i energię potrzebną do powstania unikalnych formacji. Sugerują, że dalsze badanie okazów może doprowadzić do lepszego zrozumienia wczesnego Układu Słonecznego. Odkrycie daje również nową nadzieję, że można znaleźć naturalnie występujące kwazikryształy pochodzące z Ziemi.

 

Zródła:

  1. Glenn J. MacPherson et.al., Khatyrka, a new CV3 find from the Koryak Mountains, Eastern Russia, Meteoritics & Planetary Science, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/maps.12170    (dostęp 12-05-2023)
  2. Leah Crane, Third-ever natural quasicrystal found in Siberian meteorite, https://www.newscientist.com/article/2115570-third-ever-natural-quasicrystal-found-in-siberian-meteorite/   (dostęp 12-05-2023)
  3. Bob Yirka, Khatyrka meteorite found to have third quasicrystal, https://phys.org/news/2016-12-khatyrka-meteorite-quasicrystal.html    (dostęp 12-05-2023)
  4. Luca Bindi et al.,  Collisions in outer space produced an icosahedral phase in the Khatyrka meteorite never observed previously in the laboratory, Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038/srep38117, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27929519/  (dostęp 12-05-2023)