Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Jena, en Alemania, registró en vivo y en detalle atómico por primera vez lo que le sucede al material en el impacto de un asteroide.
Los investigadores simularon un impacto de asteroide con el mineral cuarzo y realizaron un seguimiento a cámara lenta mientras lo monitoreaban microscópicamente con una fuente de rayos X. La observación revela un estado intermedio en el cuarzo que resuelve un misterio de décadas sobre la formación de láminas características en el material golpeado por un asteroide.
El misterio de la formación de estructuras laminares de cuarzo
Los cráteres causados por meteoritos suelen ser difíciles de detectar en la Tierra «porque la erosión, la meteorización y la tectónica de placas hacen que desaparezcan durante millones de años», comenta Falko Langenhorst, de la universidad alemana. Por esta causa, los minerales que experimentan transformaciones a menudo sirven como evidencia de su impacto. Los científicos explican que la arena de cuarzo (dióxido de silicio, SiO2) se transforma gradualmente en vidrio debido al golpe y los granos de cuarzo se entrecruzan luego con láminas microscópicas, que solo se pueden explorar en detalle con un microscopio electrónico.
«Durante más de 60 años, estas estructuras laminares han servido como indicador del impacto de un asteroide, pero nadie sabía hasta ahora cómo se formó esta estructura en primer lugar», dice Hanns-Peter Liermann, del Acelerador Circular Tándem de Positrones y Electrones, en la instalación científica DESY, también en Alemania. «Ahora hemos resuelto este misterio de décadas», indicó.
Simular el impacto
Los científicos comprimieron cada vez más fuerte pequeños cristales individuales de cuarzo entre dos pequeños yunques de diamante, en un dispositivo denominado ‘celda dinámica de yunque de diamante’ (dDAC, por sus siglas en inglés). Este simula presiones extremas como las que prevalecen en el impacto de un asteroide y permite cambiarlas de forma controlada muy rápidamente durante la medición.
Mientras comprimían el cuarzo, hacían pasar un intenso flujo de rayos X a través de el material para investigar los cambios en su estructura cristalina. «El truco consiste en dejar que el impacto del asteroide simulado avance de manera suficientemente lenta como para poder seguirlo con la luz de rayos X, pero no demasiado lento, de modo que los efectos típicos del impacto de un asteroide aún puedan ocurrir», expone Liermann. Los experimentos en la escala de segundos demostraron tener la duración correcta.
Enigma resuelto
«Observamos que, a una presión de alrededor de 180.000 atmósferas, la estructura de cuarzo se transformó repentinamente en una estructura […] similar a la rosiaita», informó el principal autor, Christoph Otzen. «En esta estructura cristalina, el cuarzo se contrae en un tercio de su volumen. Las láminas características se forman exactamente donde el cuarzo cambia a esta llamada fase metaestable, que nadie antes que nosotros había podido identificar en el cuarzo».
«Cuanto más aumenta la presión, mayor es la proporción de sílice con una estructura similar a la rosiaíta en la muestra», explica Otzen. «Pero cuando la presión vuelve a disminuir, las laminillas similares a la rosiaíta colapsan en laminillas de vidrio con una estructura desordenada. También vemos estas laminillas en granos de cuarzo de depósitos de impactos de asteroides», agregó. Los investigadores publicaron sus hallazgos en Nature Communications el pasado sábado.
La cantidad y orientación de las laminillas permiten sacar conclusiones sobre el impacto. Por ejemplo, indican qué tan alta ha sido la presión del impacto. «Durante décadas, tales láminas se han utilizado para detectar y analizar impactos de asteroides», señala Langenhorst, «pero solo ahora podemos explicar y comprender con precisión su formación».
