电火花在地球上创造 “不可能的准晶体”

撰稿人  David Bressan

Dec 29, 2022,02:36pm EST

SCIENCE

我应对我们现代地球理解的崎岖之路

美国索诺兰沙漠亚利桑那州图森山脉一个暴风云底部下方的长水平蜘蛛闪电条纹。 (Photo by Wild Horizons/Universal Images Group via Getty Images)UNIVERSAL IMAGES GROUP VIA GETTY IMAGES

一组研究人员已经在内布拉斯加州中北部一个风创造的沙丘中意外的发现了一种被雷击或击落的电线创造的新矿物。放电产生了极端的温度（超过1710度），导致形成一个闪电熔岩，一管熔融和熔化的沙子一道有来自电力线的熔化的导体金属的痕迹。

在闪电熔岩中发现了一个十二边形准晶体，一种以前在地球上自然上没有发现的“不可能的晶体”。

直到几年前准晶体仅被物理学家假设。与经典的矿物晶体不同，准晶体由等间距的原子层组成，但原子的排列不会像一个经典晶体结构中一样重复。虽然按照经典晶体学规则，晶体只能有两倍、三倍、四倍和六倍对称性，但准晶体能展示一个更高的对称性。

准晶体被在地球上罕见存在的极端环境中形成。第一个例子被发现在陨石碎片中，为一个在一个撞击过程中体验的高温和高压的结果。2021 年，研究人员描述了在新墨西哥州沙漠中收集的三硝酸盐样本中的准晶体。三硝酸盐是一种意外在1945年7月16日第一次原子弹试验爆炸中形成的“人造的”玻璃状物质，这造成周围的沙子、试验塔和铜传输线熔融。

在现在描述的闪电熔岩样品中，主要由来自一个沙丘的熔融石英（硅酸盐 - 二氧化硅）组成，研究人员发现了一个锰 - 铬 - 镍 - 铝 - 硅酸盐的痕迹，显示一个对普通晶体是不可能的12面的对称性和准结晶秩序。硅酸盐来自熔融的沙子，铬和镍可能来自一个部分熔融的仍然被岩石吞没的电力线。.

在熔融砂和金属电力线之间的接触中一种新的矿物被发现。LUCA BINDI ET AL. 2022/PNAS

至少1710摄氏度的极端温度被达到，就像被样品中石英玻璃的存在指明的一样。闪电熔岩可能已经被一个将沙子与来自被击落的电力线的物质结合在一起创造，或仅被击落的电力线放电创造。

这一发现显示准晶体怎样可能在地球或其他有大气层和雷暴的行星上自然形成。

     “在一个风成沙丘中放电触发准晶体形成” 的研究发表在PNAS杂志上。

我（David Bressan）是一名自由地质学家，主要工作在东阿尔卑斯山。我于2007年毕业于一个研究永久冻土（即冻土）的项目..

https://www.forbes.com/sites/davidbressan/2022/12/29/electric-spark-creates-impossible-quasicrystal-on-earth/?sh=6a829c4b15c4