Перейти на стартовую страницу
2020-06-05 13:12:00 /РИА "Сибирь" /Москва
Эксперименты с участием Института ядерной физики помогли понять природу метеоритов




Научная группа Института физики высоких давлений имени Л. Ф. Верещагина РАН, Института геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН, Новосибирского государственного университета совместно со специалистами Института ядерной физики имени Г. И. Будкера 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 тыс 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 Института физики высоких давлений РАН, доктор геолого-минералогических наук, профессор 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 Института геологии и минералогии СО РАН, старший преподаватель НГУ, доктор геолого-минералогических наук, профессор 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 Института ядерной физики СО РАН, - добавил старший научный сотрудник ИЯФ, 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 в изучении природы метеоритов.

"По своей природе железные метеориты являются фрагментами ядер 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" Института ядерной физики 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.Ежегодно в центре работают десятки российских и зарубежных организаций, отметила руководитель пресс-службы: ИЯФ СО РАН Алла Сковородина.