Raro quasicristal é encontrado em pedaço de relâmpago “fossilizado”

Um tubo de “relâmpago fossilizado” de Sandhills de Nebraska contém um tipo raro de quasicristal que anteriormente só havia sido encontrado em meteoritos e em locais de teste de bombas atômicas.

Os quasicristais são materiais que quebram as regras tradicionais da cristalografia. Antes de serem relatados pela primeira vez em 1984, os cientistas pensavam que os materiais poderiam ser cristalinos – com padrões simétricos e repetidos – ou amorfos, o que significa que são arranjados e desordenados aleatoriamente.

Além disso, os cientistas acreditavam que os cristais só poderiam ser simétricos um número limitado de vezes quando girados em torno de um eixo – duas, três, quatro ou seis vezes.

Os quasicristais quebram essas regras. Eles são colocados juntos em padrão ordenado, mas esse padrão se repete. Eles também têm simetrias rotacionais que nenhum cristal comum pode alcançar. Um quasicristal com simetria icosaédrica, por exemplo, pode exibir simetria quíntupla em torno de seis linhas diferentes de rotação.

Os quasicristais foram descobertos pela primeira vez em laboratório. Em 2012, porém, Paul Steinhardt, físico teórico da Universidade de Princeton, EUA, e Luca Bindi, geocientista da Universidade de Florença, na Itália, anunciaram a descoberta de um quasicristal natural em um meteorito que caiu na península de Kamchatka, no nordeste da Rússia.

Os pesquisadores então criaram mais quasicristais em laboratório, imitando as altas temperaturas e altas pressões que podem ser encontradas quando corpos rochosos colidem.

Eles se voltaram para outro lugar onde ocorreu uma transição muito rápida para alta temperatura e alta pressão: o local de teste da bomba atômica Trinity no Novo México. Lá, eles encontraram mais quasicristais em minerais abaixo de onde a bomba atômica explodiu.

“Por esse motivo, comecei a pensar em outros materiais formados em condições semelhantes. E pensei em fulguritos, materiais formados por raios”, disse Bindi à Live Science por e-mail.

Descarga dramática

Os fulguritos se formam quando um raio atinge a areia, fundindo os grãos em tubo de vidro retorcido e ramificado. Bindi coletou vários fulguritos em sua busca por quasicristais.

Aquele que continha essa forma rara de matéria veio das colinas de areia de Nebraska, perto da vila de Hyannis. Esta área de Nebraska é composta por dunas cobertas de grama.

A fulgurita foi encontrada perto de linha de energia que caiu durante tempestade em 2008. No total, tinha cerca de dois metros de comprimento e até oito centímetros de diâmetro.

Ninguém testemunhou o evento, então, os pesquisadores não têm certeza se um raio atingiu a linha de energia e criou o fulgurito, ou se a linha caiu com o vento e criou o fulgurito com sua própria descarga elétrica.

De qualquer maneira, o vidro ramificado resultante continha mistura de materiais da areia e dos metais da linha elétrica, incluindo manganês, silício, cromo, alumínio e níquel.

Para fundir esses materiais, a temperatura da areia deve ter atingido brevemente pelo menos 1,71 mil °C, relataram os pesquisadores em 27 de dezembro na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Caça” aos quasicristais

Usando microscópio eletrônico de varredura, Bindi, Steinhardt e seus colegas encontraram cristal de 12 lados e 12 ângulos com simetria de 12 dobras embutido na fulgurita.

Os quasicristais com esse tipo de simetria são ainda mais raros do que os quasicristais em geral, escreveram os pesquisadores em seu artigo; quasicristais com simetria de dez vezes ou simetria icosaédrica são mais comuns. A descoberta aponta para novos lugares para procurar quasicristais naturais, disse Bindi.

“Isso demonstra que as condições transitórias de pressão e temperatura extremas são adequadas para a síntese de quasicristais”, disse. Outros lugares potenciais para encontrar quasicristais, segundo o pesquisador, podem ser vidros de impacto formados quando grandes meteoritos ou asteroides atingem a Terra, ou em partes da superfície da Lua atingidas por asteroides.

Com informações de Live Science

Imagem destacada: Luca Bindi