Relámpago cambia la forma de las rocas en el nivel atómico, Penn estudio findsUniversity de Pennsylvania


IMAGEN: laminillas de choque se forman cuando un rayo golpea la roca, según el estudio. Aquí, una única lámina se observa bajo un microscopio electrónico de transmisión. Laminillas aparecen como líneas rectas, paralelas y se producen … ver más


Crédito: Universidad de Pennsylvania


En un afloramiento de roca en el sur de Francia, una fractura irregular se extiende a lo largo del granito. La superficie en la grieta y alrededor está descolorida negro, como si mojada o cubierta de algas. Pero, de acuerdo con un nuevo documento en coautoría con la Universidad de Pensilvania Reto Gier & # 233 ;, la verdadera explicación de las características inusuales de la roca es más dramático: un poderoso rayo.


Usando extremadamente microscopía de alta resolución, Gier & # 233 ;, profesor y director del Departamento de Tierra y Ciencias del Medio Ambiente en la Escuela de Artes y Ciencias, y sus coautores de Penn encontró que no sólo tenía el rayo fundió la superficie de la roca, lo que resulta en un distintivo negro “esmalte”, pero había transferido suficiente presión para deformar una capa fina de cristales de cuarzo debajo de la superficie, lo que resulta en estructuras a nivel atómico distintas llamadas laminillas shock.


Antes de este estudio, los únicos eventos naturales conocidos para crear este tipo de laminillas fueron los impactos de meteoritos.


“Creo que lo más interesante de este estudio es sólo para ver qué rayos puede hacer”, Gier & # 233; dijo. “Para ver que el rayo literalmente derrite la superficie de una roca y cambia las estructuras de cristal, para mí, es fascinante.”


Gier & # 233; dijo que el hallazgo sirve como un recordatorio para los geólogos que no se precipiten para interpretar laminillas de choque como indicadores del impacto de un meteorito.


“La mayoría de los geólogos tienen cuidado, ya que no sólo tiene que utilizar una observación,” dijo, “pero este es un buen recordatorio para usar siempre múltiples observaciones para extraer grandes conclusiones, que existen múltiples mecanismos que pueden resultar en un efecto similar.”


Gier & # 233; colaborado en el estudio con Wolfhard Wimmenauer y Hiltrud M & # 252; ller-Sigmund de Albert Ludwig Universit & # 228; t, Richard Wirth de GeoForschungsZentrum Potsdam y Gregory R. Lumpkin y Katherine L. Smith, de la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear .


El artículo fue publicado en el journalAmerican mineralogista.


Los geólogos han sabido por mucho tiempo que el rayo mediante un rápido incremento en la temperatura, así como efectos físicos y químicos, pueden alterar los sedimentos. Cuando se golpea la arena, por ejemplo, el rayo se derrite los granos, que tubos de vidrio fusible y de forma conocida como fulguritas.


Fulguritas también pueden formarse cuando un rayo cae sobre otros materiales, incluyendo roca y suelo. El presente estudio examinó fulgurita roca que se encontró cerca de Les Pradals, Francia. Gier & # 233; y sus colegas tomaron muestras de la roca, y luego cortaron secciones delgadas y las limpió.


Bajo un microscopio óptico, se encontraron con que la capa exterior de color negro – la misma fulgurita – apareció brillante, “casi como un esmalte cerámico,” Gier & # 233; dijo.


La capa también era porosa, casi como una espuma, debido al calor del rayo vaporizar la superficie de la roca. Un análisis químico de la capa fulgurita se presentó niveles elevados de dióxido de azufre y pentóxido de fósforo, que los investigadores, puede haber derivado de líquenes de estar en la superficie de la roca en el momento de la caída de rayos.


El equipo estudió además las muestras usando un microscopio electrónico de transmisión, lo que permite a los usuarios examinar las muestras a nivel atómico. Esto reveló que el fulgurita carecía de cualquier estructura cristalina, en consonancia con lo que representa una fusión formada por el alto calor de la caída de rayos.


Pero, en una capa de la muestra inmediatamente adyacente a la fulgurita, un poco más profundo en la roca, los investigadores detectaron una característica inusual: un conjunto de líneas rectas, paralelas conocidas como láminas de choque. Esta característica se produce cuando la estructura de cristal de cuarzo o de otros minerales se deforma en respuesta a una gran ola de presión.


“Es como si alguien te empuja, que se reorganizan los que su cuerpo sea cómodo”, Gier & # 233; dijo. “El mineral hace lo mismo.”


Las laminillas estaban presentes en una capa de la roca sólo unos tres micrómetros de ancho, lo que indica que la energía de impacto del rayo se disipó sobre esa distancia.


Esta deformación característico de los cristales sólo se había visto en minerales de los sitios donde los meteoritos golpearon. laminillas de choque se cree que forman a presiones de hasta más de 10 gigapascales, o con 20 millones de veces más fuerza que el golpe de un boxeador.


Gier & # 233; y sus colegas esperan estudiar fulguritas roca de otros sitios para entender los efectos físicos y químicos de los rayos del sol en la mayor detalle.


Otra comida para llevar para los geólogos, escaladores y excursionistas que pasan mucho tiempo en las rocas en altas, lugares expuestos es que tengan cuidado cuando ven el esmalte negro brillante delatora de un fulgurita roca, ya que podría indicar un sitio propenso a la caída de rayos.


“Una vez que se señaló a mí, empecé a ver una y otra vez”, dijo. “He tenido algunas llamadas estrechas con tormentas eléctricas en el campo, donde he tenido que tirar hacia abajo mis instrumentos de metal y de ejecución.”

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