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.

Источники

Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритов
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН (inp.nsk.su), 04/06/2020
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритов
Наука в Сибири (sbras.info), 04/06/2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давлений
Bisnes-sodeistvie.ru, 04/06/2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давлений
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 04/06/2020
Железные метеориты "лишились" индикатора высоких давлений
Индикатор (indicator.ru), 04/06/2020
Железные метеориты "лишились" индикатора высоких давлений
Seldon.News (news.myseldon.com), 04/06/2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давлений
Mukola.net, 04/06/2020
Эксперимент российских ученых поможет понять природу железных метеоритов
Поиск (poisknews.ru), 04/06/2020
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритов
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 04/06/2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давлений
Kyivweekly.com, 05/06/2020
Эксперимент геологов и физиков ИЯФ СО РАН внес вклад в понимание природы железных метеоритов
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 05/06/2020
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритов
Академия новостей (academ.info), 05/06/2020
Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритов
Seldon.News (news.myseldon.com), 05/06/2020
Секреты небесных камней
Академгородок (academcity.org), 05/06/2020
Секреты небесных камней
Seldon.News (news.myseldon.com), 05/06/2020
Эксперимент, который внес вклад в понимание природы железных метеоритов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 09/06/2020
Железные метеориты "лишили" индикатора высоких давлений
Physcareer.ru, 26/06/2020

Похожие новости

  • 26/02/2020

    Ученые ищут микрочастицы Тунгусского метеорита в озерах

    Все предположения о природе Тунгусского метеорита или Тунгусского космического тела (ТКТ), взорвавшегося и упавшего в Восточной Сибири в 1908 г. до сих пор остаются только гипотезами. Ученые Института ядерной физики им.
    742
  • 07/08/2020

    Обнаружено новое фазовое состояние нанолокализованной воды

    ​​Сотрудники лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ совместно с российскими и зарубежными коллегами открыли новое фазовое состояние нанолокализованной воды — воды, отдельные молекулы которой расположены в полостях кристаллической решетки кордиерита.
    497
  • 06/08/2020

    Николай Юркевич: экспедиция — хороший задел для проведения мониторинговых работ в будущем

    ​В июле сибирские ученые получили приглашение от компании «Норильский никель» принять участие в работах на полуострове Таймыр. Задачи, стоящие перед экспедицией — оценка текущего экологического состояния этого района и разработка концепции хозяйствования на арктических территориях.
    566
  • 26/07/2018

    Какие возможности открывает строительство синхротрона для ученых НГУ

    ​В феврале 2018 года президент Владимир Путин поддержал реализацию проекта «СКИФ» в Новосибирске. Современный центр научных исследований с использованием синхротронного излучения должен решить глобальную государственную задачу — не допустить превращения России в научно-технологическую периферию и кадрового донора.
    1283
  • 17/07/2020

    СО РАН направляет в Арктику большую норильскую экспедицию

    ​​Группа ученых из Российской академии наук всесторонне изучит экологическую среду территории и представит предложения и рекомендации по наилучшим природосберегающим решениям для деятельности промышленных компаний в Арктическом регионе.
    1390
  • 20/06/2016

    В Институте ядерной физики СО РАН состоится 30-е международное совещание по физике токамаков

    С 21 по 25 июня в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) пройдет 30-е международное совещание по физике токамаков (The International Tokamak Physics Activity, ITPA). Мероприятия этой серии проводятся коллаборацией ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) дважды в год – во Франции, где сооружается установка, и в одной из стран-участниц проекта.
    3822
  • 16/07/2020

    Сибирские ученые получили топологические изоляторы на основе селенида висмута новыми способами

    ​​​​​Тонкие пленки селенида висмута получили двумя методами: вырастив их на подложках из слюды и электрохимически расщепив объемные кристаллы Bi2Se3, причем ученые добились формирования рекордно больших площадей образцов тонких пленок.
    1068
  • 27/04/2020

    Гипотеза странствий: путь древнего человека в Западную Сибирь

    ​Реальная картина расселения человечества по планете во многом остается загадкой, хотя и имеет огромную ценность для исторической науки. По одной из научных теорий, в каменном веке наши предки пересекли Урал с запада на восток, заселив территорию Ямала.
    604
  • 24/05/2017

    Новосибирские ученые смоделировали вулканические процессы

    ​Процессы, проходящие в недрах Земли в областях активного вулканизма и сейсмичности, исследованы даже менее детально, чем космос или глубины океана. Их можно установить только при изучении обломков глубинных пород, вынесенных лавами при вулканических извержениях.
    1820
  • 09/07/2020

    Физики изучают возможность генерации «закрученных» поверхностных плазмон-поляритонов на Новосибирском лазере на свободных электронах

    ​​Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ) совместно с коллегами из Самарского национального исследовательского университета имени академика С.
    1745