شبیه سازی اثرات شهاب سنگ در آزمایشگاه

شبیه سازی اثرات شهاب سنگ در آزمایشگاه

February 4, 2019, Deutsches Elektronen-Synchrotron

تصویر میکروسکوپ الکترونی را از میکرو ساختار آلبیت قبل از آزمایشهای فشرده سازی سریع بررسی می کند. تصویر حدود 0.036 میلی متر است. اعتبار: دانشگاه سنگی بروک، لارس احم

یک تیم تحقیقاتی ایالات متحده و آلمان اثرات شهاب سنگی را در آزمایشگاه شبیه سازی کرده است آزمایشگاه و پس از آن تغییرات ساختاری در دو ماده معدنی فلدسپات با اشعه ایکس به دنبال آن رخ داد. نتایج آزمایشات در DESY و در آزمایشگاه ملی Argoe در ایالات متحده نشان می دهد که تغییرات ساختاری می تواند در فشار بسیار متفاوت رخ دهد، بسته به میزان فشرده سازی.

یافته های منتشر شده در شماره 1 فوریه مجله علمی زمین و علوم سیاره ای علوم (آنلاین در پیش انتشار) به دیگر دانشمندان کمک خواهد کرد تا شرایطی را که باعث ایجاد ضربه به دهانه ها در زمین و سایر سیارات زمینی می شود، بازسازی کند.

تاثیرات شهاب سنگ نقش مهمی در شکل گیری دارد و تکامل زمین و دیگر اجسام سیاره ای در منظومه شمسی ما. اما شرایط تاثیر، از جمله اندازه ضربه گیر، سرعت و فشار و دمای اوج اغلب پس از تأثیر تغییرات دائمی در مواد معدنی سنگ تشکیل شده، طولانی است در دهانه ضربه. برای بازسازی شرایط ضربه از رکورد سنگ در صخره ضربه تا میلیون ها سال پس از این رویداد، دانشمندان باید با نتایج آزمایشات آزمایشگاهی، مشاهدات را از میدان منطبق کنند.

در دهه های اخیر، دانشمندان یک طرح طبقه بندی را توسعه داده اند که روابط تأثیر گذار بر شرایط فشار و درجه حرارت تغییرات ایجاد شده در سنگ- تشکیل مواد معدنی است که می تواند در سنگ های معمولی در دهانه ضربه دیده می شود. آلبیت معدنی گروه فلدسپات (NaAlSi3O8), anorthite (CaAl2Si2O8) و پلاژیوکلاز مخلوط آنها (NaxCa1-xAl2-xSi2+xO8) در پوسته های سیاره ای بسیار زیاد هستند

بنابراین، تغییر در این مواد معدنی با توجه به فشار و درجه حرارت به طور گسترده ای به عنوان شاخص برای اثرات بسیار بزرگ استفاده می شود. چنین تغییراتی شامل تغییرات ساختاری یا آمورفیسازی، ، از دست دادن ساختار کریستال سفارش داده شده است.

ساختار میکروبی یک نمونه آلبیت پس از فشرده سازی به 44 گیگاپاسکال رسید (GPa) ) با سرعت 0.1 GPa در ثانیه. تصویر حدود 0.007 میلیمتر دارد. ساختار میکروبی یک نمونه آلبیت پس از فشرده سازی به میزان 44 گیگاپاسکال (GPa) با سرعت 0.1 GPa در ثانیه بهبود می یابد. تصویر حدود 0.007 میلیمتر دارد. اعتبار: دانشگاه سنگی بروک، لارس احم

با این حال، برای مواد معدنی گروه فلدسپات، مقادیر گزارش شده برای شرایط فشار انتقال amorphisation بسیار متفاوت است اگر تکنیک های فشرده سازي استاتیک یا پویا مورد استفاده قرار گیرد. "این تفاوت ها به شکاف های بزرگی در درک ما از فرآیند ناشی از سرعت فشرده سازی در مواد معدنی اشاره دارد" لارس اوم می گوید از دانشگاه Stony Brook و آزمایشگاه ملی Brookhaven، محقق اصلی این پروژه است. این مفاهیم وسیع را برای تفسیر وقایع ضربه طبیعی بر اساس رکورد سنگ در ارتباط با سرعت، اندازه و ویژگی های دیگر شهاب سنگ.

ساختار داخلی مواد معدنی و دیگر نمونه ها می تواند با اشعه X مورد بررسی قرار گیرد توسط شبکه کریستالی یک ماده پراکنده می شوند. از الگوی پراش مشخصه ساختار داخلی نمونه می تواند تعیین شود این تکنیک بیش از یک قرن مورد استفاده و تصفیه قرار گرفته است. اکنون می توان برای ردیابی فرآیندهای پویا نیز استفاده کرد.

"ظهور منابع پرتو ایکس جدید و بسیار قدرتمند مانند PETRA III، منبع فوتون پیشرفته

265/5000

می گوید: Has-Peter Lierma، رئیس Beamline P02.2 شرایط شدید در منبع PET Ray III DESY، که برخی از این آزمایش ها انجام شده است. و لیزر الکترونیک آزاد الکترونیک اروپا در ترکیب با جهش های اخیر کوانتومی در تکنولوژی آشکارساز اشعه ما اکنون ما را با ابزار تجربی برای بررسی پاسخ های مواد برای اندازه گیری ساختار اتمی در شرایط فشرده سازی سریع ارائه می دهد

میکرو سازه آلبیت پس از فشرده سازی به 46 گیگاپاسکال (GPa) با سرعت 35 GPa در ثانیه. تصویر حدود 0.007 میلیمتر دارد. اعتبار: دانشگاه سنگی بروک، لارس احم

" مليسا سیمس، نویسنده اصلی این مطالعه توضیح می دهد. در آزمایش ما که ما استفاده از گاز کردیم . " یا محرک سلولهای الماس کنترل شده که به سرعت نمونه های ما را فشرده می کنند، کنترل می شود در حالی که ما پیوسته الگوهای پراش اشعه ایکس را جمع آوری می کنیم، "

این به ما اجازه می دهد تغییرات ساختار اتمی را در طی فشرده سازی کامل نظارت کنیم و چرخه تفکیک پذیری و نه تنها در شروع و پایان آزمایش به عنوان در تجربیات به اصطلاح بازسازی قبلی. "

تیم تحقیقاتی قادر به مشاهده آمورفیزیک آلبیت بود و anorthite در نرخ های مختلف فشرده سازی در آزمایش. آنها مواد معدنی را فشرده کردند به فشار 80 گیگاپاسکال، مربوط به 80،000 بار فشار جو است. در آزمایشات رخ فشرده سازی از 0.1 گیگاپاسکال در ثانیه در آزمایشات (GPa / s) تا 81 GPa / s مورد استفاده قرار گرفت. اوم می گوید "نتایج نشان می دهد که بسته به میزان فشرده سازی، مواد معدنی در معرض تغییرات آمورفیسازی با فشارهای بسیار متفاوت قرار می گیرند " "افزایش میزان فشرده سازی منجر به کاهش فشار آمورفیسازی مشاهده شده می شود." مثلا، در کمترین سرعت فشرده سازی 0.1 GPa / s، ، آلبیت به طور کامل amorph با فشار 31.5 gigapascals تبدیل شد، در حالی که در بالاترین نرخ 81 GPa / ثانیه این در حال حاضر در 16.5 gigapascals اتفاق افتاده است.

" اوم میگه به این دلایل، amorphisation در مواد معدنی پلاژیوکلاز به احتمال زیاد یک استاندارد یکنواخت نیست برای نشان دادن فشارهای پیک خاص و درجه حرارت در طول برخورد شهاب سنگ "

تحقیقات بیشتری برای شناخت رفتار این مواد معدنی ضروری است و برای ارزیابی اینکه آیا می توان شرایط ضربه را در برابر ساختار سنگ های معدنی سنجید.

منبع:

https://phys.org/news/2019-02-simulating-meteorite-impacts-lab.html

کشف یک پدیده عجیب و غریب که هر دو کمک می کند و صدمه می زند عملکرد باتری لیتیوم یون...