Mimicking Extreme Impacts To Learn How Minerals Are Affected by Meteorite Collisions

“फिंगरप्रिंटिंग” खनिजों को बेहतर ढंग से समझने के लिए कि वे उल्कापिंड टकराव से कैसे प्रभावित होते हैं

शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में इन चरम प्रभावों की नकल की और नए विवरणों की खोज की कि वे पृथ्वी की पपड़ी में खनिजों को कैसे बदलते हैं।

जब एक अंतरिक्ष चट्टान पृथ्वी के वायुमंडल के माध्यम से अशांत मार्ग से बच जाती है और सतह से टकराती है, तो यह शॉकवेव उत्पन्न करती है जो ग्रह की पपड़ी में खनिजों को संकुचित और परिवर्तित कर सकती है। चूंकि ये परिवर्तन प्रभाव पर उत्पन्न दबाव पर निर्भर करते हैं, विशेषज्ञ उल्कापिंड की जीवन कहानी के बारे में जानने के लिए पृथ्वी के खनिजों में सुविधाओं का उपयोग कर सकते हैं, टक्कर के क्षण से लेकर उन सभी स्थितियों तक जहां से आकाशीय पिंडों की उत्पत्ति होती है।

ऊर्जा विभाग के एसएलएसी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी के वैज्ञानिक एरियाना ग्लीसन कहते हैं, “यदि आप एक औसत खनिज की तुलना एक उल्कापिंड प्रभाव में शामिल करते हैं, तो आपको चौंकाने वाली एक में कुछ अनूठी विशेषताएं मिलेंगी।” “बाहर पर, वे अपने कुछ मूल क्रिस्टलीय रूप को बरकरार रखते हैं, लेकिन अंदर वे अव्यवस्थित हो जाते हैं और लैमेली नामक सुंदर इंटरलॉकिंग रैखिक संरचनाओं से भरे होते हैं।”

प्लाजियोक्लेज़, पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर मात्रा में खनिज, उल्कापिंड प्रभावों की एक पूरी तस्वीर चित्रित करने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले खनिजों में से एक है। हालाँकि, जिस दबाव पर यह खनिज अपना क्रिस्टलीय आकार खो देता है और अव्यवस्थित हो जाता है - और यह प्रक्रिया, जिसे अमोर्फाइज़ेशन कहा जाता है, कैसे चलती है - चल रही बहस का विषय है।

एक नए प्रयोग में, एसएलएसी शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में उल्कापिंड के प्रभावों की नकल की ताकि यह पता लगाया जा सके कि शॉक कम्प्रेशन के दौरान प्लेगियोक्लेज़ कैसे बदल जाता है। उन्होंने पाया कि अमोर्फिज़ेशन पहले की तुलना में बहुत कम दबाव पर शुरू होता है। उन्होंने यह भी पाया कि, रिलीज होने पर, सामग्री आंशिक रूप से मूल आकार में वापस आ जाती है, एक स्मृति प्रभाव का प्रदर्शन करती है जिसे संभावित रूप से सामग्री विज्ञान अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जा सकता है। उनके परिणाम, आज प्रकाशित मौसम विज्ञान और ग्रह विज्ञानउल्कापिंडों के प्रभावों के बारे में सीखने के लिए और अधिक सटीक मॉडल का नेतृत्व कर सकता है, जिसमें यह भी शामिल है कि उल्का कितनी तेजी से यात्रा कर रहे थे और टक्कर पर उनके द्वारा उत्पन्न दबाव।

एसएलएसी वैज्ञानिक रॉबर्टो अलोंसो-मोरी, जिन्होंने अनुसंधान का सह-नेतृत्व किया, कहते हैं, “नए उपकरणों और तकनीकों का विकास हमें नई जानकारी प्राप्त करने और यह देखने के लिए प्रयोगशाला में इन प्रभावों को फिर से बनाने की अनुमति देता है कि क्या हो रहा है।” “यह वास्तव में खगोल विज्ञान और ग्रह विज्ञान को हमारी उंगलियों पर लाता है।”

फ़िंगरप्रिंटिंग खनिज

एसएलएसी के लिनैक कोहेरेंट लाइट सोर्स (एलसीएलएस) एक्स-रे लेजर में मैटर इन एक्सट्रीम कंडीशंस (एमईसी) इंस्ट्रूमेंट का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने इसके माध्यम से एक शॉकवेव भेजने के लिए एक उच्च शक्ति वाले ऑप्टिकल लेजर के साथ प्लाजियोक्लेज़ का एक नमूना मारा। जैसे ही शॉकवेव ने नमूने के माध्यम से यात्रा की, शोधकर्ताओं ने समय पर विभिन्न बिंदुओं पर एलसीएलएस से अल्ट्राफास्ट एक्स-रे लेजर दालों के साथ नमूना मारा। इनमें से कुछ एक्स-रे तब एक डिटेक्टर में बिखर गए और विवर्तन पैटर्न का गठन किया।

ग्लीसन कहते हैं, “जैसे हर व्यक्ति के पास उंगलियों के निशान का अपना सेट होता है, वैसे ही प्रत्येक खनिज की परमाणु संरचना अद्वितीय होती है।” “विवर्तन पैटर्न उस फिंगरप्रिंट को प्रकट करते हैं, जिससे हमें पता चलता है कि शॉकवेव द्वारा बनाए गए दबाव के जवाब में नमूने के परमाणुओं को कैसे पुनर्व्यवस्थित किया गया।”

शोधकर्ता विभिन्न ऊर्जाओं के लिए ऑप्टिकल लेजर को भी ट्यून कर सकते हैं ताकि यह देखा जा सके कि विभिन्न दबावों पर विवर्तन पैटर्न कैसे बदल गया।

अलोंसो-मोरी कहते हैं, “हमारे प्रयोग ने हमें अनाकार को देखने की इजाजत दी क्योंकि यह वास्तव में हुआ था।” “हमने पाया कि यह वास्तव में हमारे विचार से कम दबाव पर शुरू होता है। हमने यह भी पाया कि आरंभ और अंत ‘उंगलियों के निशान’ बहुत समान थे, जो हमें सामग्री में स्मृति प्रभाव का प्रमाण देते हैं। यह बदलता है कि हम इन प्रक्रियाओं के विभिन्न सदमे चरणों के बारे में कैसे सोचते हैं और इन प्रभावों को समझने के लिए हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले मॉडलों को परिष्कृत करने में हमारी सहायता करेंगे।”

विनाश से सौंदर्य

अनुवर्ती प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने प्रभाव के दौरान मलबे के बारे में जानकारी को पकड़ने और विश्लेषण करने की योजना बनाई है। यह उन्हें प्रभाव की एक और पूरी तस्वीर प्राप्त करने और उल्कापिंड टकराव के मॉडल को और बेहतर बनाने के लिए क्षेत्र में विशेषज्ञों को क्या मिल सकता है, इसके साथ-साथ तुलना करने की अनुमति देगा। वे अन्य खनिजों का पता लगाने और अधिक शक्तिशाली लेजर और सामग्री की बड़ी मात्रा का उपयोग करने की भी योजना बना रहे हैं, जो ग्रह निर्माण जैसे बड़े पैमाने पर प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं।

ग्लीसन ने कहा कि वह इस शोध से न केवल पृथ्वी पर बल्कि अन्य ग्रहों और अलौकिक पिंडों पर पाए जाने वाले खनिजों पर प्रकाश के बारे में उत्साहित हैं। अत्यधिक प्रभावों से ये खनिज कैसे प्रभावित होते हैं, इस बारे में अधिक जानकारी से खगोलभौतिकीय घटनाओं के बारे में नई जानकारी मिल सकती है।

“मुझे याद है कि मैं मिनरलोजी और पेट्रोलॉजी को अंडरग्रेजुएट मानता हूं और माइक्रोस्कोप के जरिए इन मिनरल्स को देखता हूं। जैसे ही हमने रोशनी बदली, हमने इन सभी खूबसूरत विवरणों को प्रकाशित किया, “वह कहती हैं। “और अब हम परमाणु स्तर पर समझने में सक्षम हैं कि इनमें से कुछ जटिल, भव्य संरचनाएं कैसे बनती हैं, और वास्तव में यह इस चरम, पृथ्वी-बिखरने की प्रक्रिया से संबंधित है। यह आकर्षक है कि कुछ इतना विनाशकारी कुछ इतना नाजुक और सुंदर उत्पन्न कर सकता है। ”

संदर्भ: एरियाना ई। ग्लीसन, सुल्गिये पार्क, डायलन आर। रिटमैन, एलेसेंड्रा रावसियो, फाल्को लैंगहॉर्स्ट, रिकार्डो एम। बोलिस, एडुआर्डो ग्रेनाडोस, सोवानंदरा होक, थॉमस क्रोल, मार्सिन सिकोरस्की, त्सू द्वारा “सदमे-संपीड़ित प्लेगियोक्लेज़ की अल्ट्राफास्ट संरचनात्मक प्रतिक्रिया”। -चिएन वेंग, हे जा ली, बॉब नागलर, थॉमस सिसन, झोउ जिंग, डिलिंग झू, गैब्रिएल गिउली, वेंडी एल। माओ, सिगफ्राइड एच। ग्लेनज़र, डिमोस्टेनिस सोकारस और रॉबर्टो अलोंसो-मोरी, 16 फरवरी 2022। मौसम विज्ञान और ग्रह विज्ञान.
डीओआई: 10.1111/नक्शे.13785

एलसीएलएस विज्ञान उपयोगकर्ता सुविधा का एक डीओई कार्यालय है। इस शोध को विज्ञान कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया था।