二氧化硅|陨石撞击可能会产生奇特的二氧化硅
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石英
当陨石穿过地球大气层 ， 猛烈撞击地表时 ， 会如何改变着陆点的矿物？这种极端撞击事件涉及的短暂化学过程 ， 能否让科学家们了解行星深处、高温高压条件下的矿物信息？
《科学进展》杂志8月26日发文称 ， 美国卡耐基科学研究所（CIS）、普林斯顿大学和华盛顿州立大学等 ， 分析了剧烈冲击压缩条件下 ， 硅矿物石英的晶体结构 。
项目负责人、CIS研究人员Sally June Tracy解释说：“石英是地壳中含量最丰富的矿物质之一 。 在实验室里 ， 我们模拟了陨石撞击过程 ， 希望有新的发现 。 ”
石英是一种由硅元素和氧元素组成的四面体晶体 。 分析石英在高温高压条件下的结构变化 ， 有助于研究人员揭示地球的地质历史细节 。
当一种材料受到极端压力、温度作用时 ， 内部的原子结构会产生改变 ， 导致性质发生变化 。 例如 ， 石墨和金刚石由碳制成 ， 然而 ， 低压条件下形成的石墨柔软、非透明 ， 而在高压条件下形成的钻石则硬度极高 ， 并且是透明的 。
碳原子的排列情况决定了石墨、钻石的结构和性质 。 反过来 ， 这又会影响它们的应用 。
尽管硅矿物的研究已有很长历史 ， 但科学家们对撞击事件（或者Tracy等设置的动态压缩条件）中 ， 二氧化硅的结构形式仍有争议 。
一部分人认为 ， 在冲击载荷作用下 ， 二氧化硅通常会转变为致密晶体——超石英 ， 这是一种可能存在于地球深部的矿物 。 另一些人则认为 ， 由于冲击时间较短 ， 二氧化硅将变成致密的玻璃状结构 。
Tracy等使用一种类加农炮气枪 ， 将弹丸以极快的速度射入石英样品中 ， 并用一种特殊的X射线仪记录了撞击后、不到百万分之一秒内形成的物质的晶体结构 。
他们发现 ， 当石英受到超过30万倍大气压的动态冲击时 ， 会进入一种新的无序晶体相 ， 这是一种介于完全结晶的超石英和完全无序的玻璃体之间的过渡相 。 一旦强烈压力消退 ， 过渡结构就不复存在了 。
Tracy总结说：“动态压缩试验有望平息这个长期争论 。 更重要的是 ， 撞击事件为理解行星形成、演化提供了重要参考 ， 持续研究可以揭示这些过程中的新信息 。 ”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：Max
期刊来源：《科学进展》
期刊编号：2375-2548
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200826151306.htm
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