Khối giả tinh thể tự nhiên duy nhất có nguồn gốc từ vũ trụ

Một loại tinh thể giành giải Nobel đã được không gian vũ trụ gửi đến tặng cho loài người. Sự xuất hiện của nó làm thế giới kiến thức của chúng ta về những điều kiện cần thiết cho những cấu trúc gây hiếu kì lớn như thế này hình thành.

Giả tinh thể (hay bán tinh thể) là có cấu trúc trật tự, giống như những tinh thể thông thường, nhưng có một dạng đối xứng phức tạp hơn. Kiểu cấu trúc có trong dạng đối xứng này đã được sử dụng trong những tác phẩm nghệ thuật trong hàng thế kỉ qua nhưng những chất liệu có loại trật tự này ở cấp độ nguyên tử thì mãi đến thập niên 1980 người ta mới phát hiện ra.

Giả tinh thể đến từ vũ trụ. Ảnh: Luca Bindi và Paul Steinhardt)

Khám phá ra chúng, ở một dạng chất liệu nhân tạo trong phòng thí nghiệm gồm những nguyên tố kim loại như nhôm và magenese, đã mang về cho Daniel Shechtman thuộc Viện Công nghệ Technion Israel Giải Nobel Hóa học hồi năm ngoái.

Nay Pail Steinhardt thuộc trường Đại học Princeton và các đồng sự vừa có bằng chứng rằng mẩu giả tinh thể duy nhất được biết xuất hiện trong tự nhiên, tìm thấy trong một hòn đá nhặt về từ dãy núi Koryak ở miền đông nước Nga, là một phần của một thiên thạch.

Steinhardt đã nghi ngờ hòn đá trên có thể là thiên thạch kể từ khi một đội nghiên cứu do ông đứng đầu phát hiện thấy mẩu giả tinh thể tự nhiên trên hồi năm 2009. Nhưng những nhà nghiên cứu khác, trong đó có chuyên gia thiên thạch học Glenn MacPherson thuộc Viện Smithsonian ở thủ đô Washington, lại hết sức ngờ vực.

Nay Steinhardt và các thành viên thuộc đội của ông hồi năm 2009 đã gia nhập lực lượng với MacPherson để tiến hành một phân tích mới của tảng đá trên, làm sáng tỏ bằng chứng cuối cùng đã thuyết phục được MacPherson.

Trong một bài báo do hai nhà nghiên cứu cùng đội của họ viết chung với nhau, các nhà nghiên cứu cho biết tảng đá trên đã trải qua những áp suất và nhiệt độ cực độ tiêu biểu của những cú va chạm tốc độ cao tạo ra những thiên thạch trong vành đai tiểu hành tinh. Ngoài ra, hàm lượng tương đối của những đồng vị oxygen khác nhau có trong tảng đá trên khớp với những thiên thạch khác chứ không khớp với hàm lượng đồng vị của đất đá trên Trái đất.

Người ta vẫn chưa rõ các giả tinh thể hình thành như thế nào trong tự nhiên. Các loại ra đời trong phòng thí nghiệm được tạo ra bằng cách cho lắng hơi kim loại có thành phần được điều khiển kĩ lưỡng trong một buồng chân không. Phát hiện mới rằng chúng cũng có thể hình thành trong không gian, nơi môi trường có tính biến động cao hơn, cho thấy các tinh thể có thể được tạo ra trong một ngưỡng điều kiện rộng hơn. “Tự nhiên biết cách tạo ra giả tinh thể dưới những điều kiện mà chúng ta từng nghĩ là hoàn toàn dở tệ,” Steinhardt nói.

Tham khảo:

Proceedings of the National Academy of Sciences, DOI: 10.1073/pnas.1111115109

Dịch bởi Hoài Ân – thuvienvatly.com
Nguồn: New Scientist

Bài trước | Bài kế tiếp