Descubren un extraño tipo de cristal en un trozo de rayo "fosilizado"

Una variedad de cristal denominada "cuasicristal", que rompe las reglas de la cristalografía ordinaria, se ha encontrado en un segmento de arena derretida en Nebraska, Estados Unidos. Hallado en un "rayo fosilizado", que se genera cuando un rayo o una descarga eléctrica golpean la arena y fusionan los granos, creando una especie de “tubo de vidrio” deformado, este extraño tipo de cuasicristal solo se había identificado anteriormente en meteoritos y en sitios de prueba de bombas atómicas.

Un grupo internacional de investigadores liderado por Luca Bindi, geocientífico de la Universidad de Florencia, en Italia, ha anunciado en un nuevo estudio el descubrimiento de una extraña variedad de cuasicristal en un entorno natural: se trata de un objeto similar a un cristal, pero con características que no se encuentran en los cristales ordinarios, como una disposición no repetitiva de los átomos.

Escondido en un rayo fosilizado

Según un artículo publicado en Phys.org, el cuasicristal fue identificado dentro de una pieza tubular de fulgurita, en una duna de Nebraska, en Estados Unidos. Las fulguritas, también conocidas como "rayos fosilizados", se forman por la arena fundida como resultado de la caída de un rayo o una línea eléctrica que golpean contra el suelo, produciendo la fusión de los granos y creando una estructura de vidrio irregular en forma de tubo.

Dentro de la fulgurita hallada en esa parte del territorio estadounidense, los científicos descubrieron utilizando un microscopio electrónico de barrido un cuasicristal dodecagonal: posee 12 lados y 12 ángulos, con simetría de 12 veces. De acuerdo a las conclusiones de los investigadores en un artículo científico publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), los cuasicristales con este tipo de simetría son incluso más raros que los cuasicristales en general: la simetría de 10 veces o icosaédrica es la más común.

Esta variedad de cuasicristal solo se había descubierto previamente en meteoritos o en áreas de prueba de bombas atómicas, más allá de su creación en entornos de laboratorio. En líneas generales, la identificación por primera vez en 1984 de los cuasicristales supuso una pequeña revolución en el mundo de la ciencia. Hasta ese momento, los científicos pensaban que los materiales podían ser cristalinos, con patrones simétricos y repetitivos, o amorfos, es decir, dispuestos al azar y desordenados.

Además, los cristales supuestamente solo podían ser simétricos en un número limitado de veces, al girar alrededor de un eje: dos, tres, cuatro o seis veces. Sin embargo, los cuasicristales rompen estos parámetros: presentan un patrón ordenado de un modo diferente a los cristales, y además tienen simetrías rotacionales que ningún cristal común puede lograr.

Una oportunidad para identificar nuevos cuasicristales naturales

La fulgurita que contenía el cuasicristal dodecagonal descubierto en Estados Unidos se encontró cerca de una línea eléctrica que se cayó durante una tormenta, en 2008. En total, medía unos 2 metros de largo y hasta 8 centímetros de diámetro. Los investigadores no están seguros de si un rayo golpeó la línea eléctrica y creó la fulgurita, o si la línea de electricidad cayó con el viento y desarrolló la fulgurita con su propia descarga eléctrica.

En cualquier caso, el vidrio ramificado resultante contenía una mezcla de materiales de la arena y los metales de la línea eléctrica, incluidos manganeso, silicio, cromo, aluminio y níquel. Para fusionar estos materiales, la temperatura de la arena debe haber alcanzado brevemente al menos 1710 grados Celsius.

Junto a su importancia intrínseca, el descubrimiento confirma que las condiciones transitorias de presión y temperatura extremas son adecuadas para la síntesis de cuasicristales, abriendo un nuevo camino para la identificación de estos objetos en el ámbito natural. Otros lugares potenciales para encontrar cuasicristales naturales podrían ser los vidrios de impacto formados cuando grandes meteoritos o asteroides golpean la Tierra, o en partes de la superficie de la Luna que han sido golpeadas por asteroides.

Referencia

Electrical discharge triggers quasicrystal formation in an eolian dune. Luca Bindi et al. PNAS (2022). DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2215484119