I ricercatori hanno recentemente trovato in una folgorite scoperta all’interno di una duna di sabbia delle Sand Hills, in Nebraska, contiene un raro tipo di quasicristallo che in precedenza era stato trovato solo nei meteoriti e nei siti di test della bomba atomica.
I quasicristalli sono materiali che infrangono le regole tradizionali della cristallografia. Prima che venissero scoperti, nel 1984, gli scienziati pensavano che i materiali potessero essere cristallini – con schemi simmetrici e ripetuti – o amorfi, nel senso che erano disposti in modo casuale e disordinato. Inoltre, gli scienziati ritenevano che i cristalli potessero essere simmetrici solo un numero limitato di volte quando ruotati attorno a un asse: due, tre, quattro o sei volte.
Ma i quasicristalli infrangono queste regole.
I quasicristalli sono messi insieme in uno schema ordinato, ma quello schema si ripete. Hanno anche simmetrie rotazionali che nessun cristallo ordinario può raggiungere. Un quasicristallo con simmetria icosaedrica, ad esempio, può mostrare una simmetria quintupla attorno a sei diverse linee di rotazione.
Furono scoperti per la prima volta in laboratorio. Nel 2012, Paul Steinhardt, fisico teorico della Princeton University, e Luca Bindi, geoscienziato dell’Università di Firenze in Italia, annunciarono la scoperta di un quasicristallo naturale in un meteorite caduto sulla penisola di Kamchatka nella Russia nord-orientale.
I ricercatori hanno quindi creato più quasicristalli in laboratorio imitando le alte temperature e le alte pressioni che potrebbero essere trovate quando i corpi rocciosi si scontrano. Hanno quindi visitato un altro luogo in cui si è verificata una transizione molto rapida verso l’alta temperatura e l’alta pressione: il sito di test della bomba atomica Trinity nel New Mexico.
“Per questo motivo, ho iniziato a pensare ad altri materiali formati in condizioni simili. E ho pensato alle folgoriti, materiali formati da fulmini”, ha dichiarato Bindi.
Le folgoriti
Le folgoriti si formano quando un fulmine colpisce la sabbia, fondendo insieme i granelli in un nodoso tubo di vetro ramificato. Bindi ha raccolto più folgoriti nella sua ricerca di quasicristalli. Quello che conteneva questa rara forma di quasicristallo proveniva dalle Sand Hills del Nebraska, vicino al villaggio di Hyannis. Questa zona del Nebraska è costituita da dune di sabbia ricoperte di erba.
La folgorite è stata trovata vicino a una linea elettrica che è crollata durante una tempesta nel 2008. In totale, era lunga circa 2 metri e fino a 8 centimetri di diametro. Nessuno ha assistito all’evento, quindi i ricercatori non sono sicuri se un fulmine abbia colpito la linea elettrica e creato la folgorite, o se la linea sia caduta nel vento e abbia creato la folgorite con la sua stessa scarica elettrica.
In ogni caso, il vetro ramificato risultante dalla folgorite conteneva una miscela di materiali della sabbia e dei metalli nella linea elettrica, tra cui manganese, silicio, cromo, alluminio e nichel. Per fondere questi materiali, la temperatura della sabbia deve aver raggiunto brevemente almeno 1.710 gradi Celsius, hanno riferito i ricercatori.
A caccia di quasicristalli
Usando un microscopio elettronico a scansione, Bindi, Steinhardt e i loro colleghi hanno trovato un quasicristallo a 12 lati e 12 angoli con simmetria a 12 volte incorporato nella folgorite. I quasicristalli con questo tipo di simmetria sono ancora più rari dei quasicristalli in generale, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo; i quasicristalli con simmetria 10 volte o simmetria icosaedrica sono più comuni.
La scoperta indica nuovi luoghi in cui cercare i quasicristalli naturali, ha annunciato Bindi. “Ciò dimostra che le condizioni transitorie di pressione-temperatura estreme sono adatte per la sintesi di quasicristalli. Altri potenziali luoghi per trovare quasicristalli potrebbero essere in vetri da impatto formati quando grandi meteoriti o asteroidi hanno colpito la Terra, o in parti della superficie lunare che sono state colpite da asteroidi”, ha concluso.
