Метеорит 1724 року ставить під сумнів фундаментальні правила фізики — що виявили вчені

Метеорит, що впав понад 300 років тому, допоміг ученим поставити під сумнів деякі базові уявлення про фізику твердих матеріалів.

Про це пише earth.

Дослідження фрагмента космічного каменю показало незвичну поведінку теплопровідності, яка не вписується у традиційні моделі.

Йдеться про метеорит Штайнбах — залізний метеорит, який упав у Німеччині ще у 1724 році. Усередині одного з його фрагментів вчені виявили зерно кремнезему (силіки), яке демонструє незвичайну властивість: тепло через нього проходить майже однаково незалежно від температури.

Дослідження провів фізик Мікеле Сімончеллі з Колумбійського університету.

Метеорит, що впав понад 300 років тому — відкриття вчених

Під час експериментів з’ясувалося, що теплопровідність цього матеріалу майже не змінюється в широкому температурному діапазоні — від сильного холоду до температур, вищих за кімнатні. Для більшості твердих речовин така стабільність є нетиповою.

Зазвичай у кристалах тепло передається через коливання атомів, і зі зростанням температури ці коливання порушуються, що знижує теплопровідність. У склі ситуація інша: через хаотичну структуру тепло передається інакше, і теплопровідність може навіть зростати. У фрагменті метеорита виявили матеріал, у якому ці два механізми фактично врівноважують один одного.

Мінерал, який проявляє такі властивості, називається тридиміт — одна з форм кремнезему, що складається з атомів кремнію та кисню. Його структура не є ідеально впорядкованою, як у кристалів, але й не повністю хаотична, як у склі. Саме така «проміжна» будова і дозволяє підтримувати майже стабільну теплопровідність.

Історія досліджень

Ще 2019 року Сімончеллі запропонував теоретичну модель, яка об’єднує поведінку кристалів і скла в єдиній формулі. Вона передбачала існування матеріалів із проміжними властивостями, де два механізми перенесення тепла компенсують один одного. Виявлений у метеориті тридиміт став одним із перших природних прикладів, що підтверджують цю теорію.

Подібні структури можуть утворюватися в екстремальних умовах — наприклад, під час різкого нагрівання і швидкого охолодження. Саме такі процеси могли відбутися під час формування метеорита.

Цікаво, що аналогічний мінерал раніше знаходили і на Марсі — у кратері Гейла, який досліджує марсохід Curiosity. Оскільки тридиміт зазвичай формується за дуже високих температур, його наявність змусила вчених переглянути деякі уявлення про геологічну історію Червоної планети.

Дослідники також вважають, що подібні матеріали можуть мати практичне застосування. Наприклад, у промислових печах або металургії, де стабільна теплопровідність допомогла б краще контролювати температуру та зменшити витрати енергії.

Щоби використати такі властивості на практиці, вченим ще потрібно навчитися відтворювати подібну структуру матеріалу в лабораторних умовах. Поки що відкриття залишається важливим прикладом того, як природні об’єкти можуть допомогти переглянути усталені наукові моделі.

Раніше йшлося про те, що вчені вважають: у разі критичної загрози зіткнення з астероїдом людство теоретично може відвернути катастрофу за допомогою ядерного вибуху.