Этот минерал самый распространенный на Земле - он составляет почти 40% от всего объема планеты. Но большинство людей никогда не слышали о нем: минерал бриджманит кроется глубоко в недрах Земли и еще в метеоритах. Анализ образцов упавших метеоритов позволил ученым исследовать кристаллическую структуру минерала и получить информацию о том, что происходит в мантии Земли. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Наибольшая концентрация бриджманита (MgSiO3) наблюдается в нижних слоях мантии Земли - он находится при температуре 1800 градусов и под колоссальным давлением, которое в 240 000 раз выше, чем на поверхности Земли. До 2014 года этот минерал был известен как силикат-перовскит. Название бриджманит (bridgmanite) он получил в честь Перси Бриджмена, лауреата Нобелевской премии по физике 1946 года.
Бриджманит, основной компонент земной мантии, находится, по предположению ученых, на глубине 670-2900 километров, вплоть до края земного ядра. Это наиболее распространенный минерал на планете - его объем составляет не менее 38% объема планеты.
Ученых, безусловно, интересует его состав и кристаллическая структура.
Поскольку исследовать бриджманит природного происхождения не представляется возможным, ученые предположили, что образцы бриджманита в составе метеоритов, упавших на Землю, дадут необходимую информацию. Международная команда ученых под руководством Луки Бинди из Флорентийского университета (Италия) изучили фрагменты метеорита, упавшего в 1986 году в городском округе Суйчжоу китайской провинции Хубэй.
В образцах обнаружили минералы, сжатые во время удара о землю настолько сильно, что позволило ученым предположить: в момент падения метеорита были те же условия, что существуют в глубине мантии.
Анализ образцов показал, что в кристаллической структуре бриджманита происходит химическая реакция, называемая диспропорционированием: электроны перераспределяются между собой по-новому, так что образуется железо в металлическом виде. По словам Бинди и его коллег, это удалось подтвердить под сканирующим электронным микроскопом.
"Наше открытие поддерживает идею о том, что реакция диспропорционирования сыграла ключевую роль в окислительно-восстановительных процессах и в эволюции Земли", - говорится в статье.
Текущие результаты дополняют предыдущие исследования. Другая группа исследователей уже идентифицировала бриджманит в фрагментах метеорита, который упал в Австралии в 1879 году. Следы минерала были также найдены в алмазах, найденных глубоко в недрах земли.
Лабораторные эксперименты ранее предоставили информацию о кристаллической структуре бриджманита. Исследователи, используя специальные прессы высокого давления, сдавливали небольшие кристаллы минерала алмазными наковальнями и нагревали лазером. Оказалось, что по мере увеличения давления и температуры бриджманит проходит ряд фазовых переходов.
Понимание свойств бриджманита имеет не только академическую ценность. Это также помогает лучше понять динамику внутри Земли. Например, свойства минерала решающим образом определяют, как его состав влияет на скорость распространения сейсмических волн. Тем не менее, авторы отмечают, что далеко не все ответы еще получены.