Οι απίθανοι βράχοι που βρέθηκαν σε τζαμιά, τη Σιβηρία και το διάστημα
Τον Ιούνιο, ερευνητές στο εργαστήριο Ames στην Αϊόβα ανακοίνωσαν την ανακάλυψη μιας νέας ομάδας οιονεί κρυστάλλων σπάνιων γαιών - μια ασυνήθιστη κατηγορία κρυσταλλικών υλικών όπου η ατομική δομή μπορεί να υπερηφανεύεται για κανονικά μοτίβα που δεν επαναλαμβάνονται ποτέ. Μοιάζουν με τα περίπλοκα ψηφιδωτά πλακάκια που βρέθηκαν σε μεσαιωνικές ισλαμικές κατασκευές και τεχνικά βρίσκονται κάπου ανάμεσα σε ένα κρύσταλλο και ένα ποτήρι. Αυτή η τελευταία δουλειά εμφανίστηκε εξέχουσα θέση στο εξέχον περιοδικό Nature Materials — επάξια — αλλά μετά βίας έκλεισε το γενικό τοπίο των μέσων ενημέρωσης γενικότερα. Απλώς δεν φαινόταν σαν Big News.
Μέχρι τώρα, βλέπετε, οι οιονεί κρύσταλλοι είναι σχεδόν συνηθισμένοι, με πάνω από 100 ποικιλίες που συντίθενται τακτικά στο εργαστήριο και χρησιμοποιούνται σε χειρουργικά εργαλεία, φώτα LED και αντικολλητικά τηγάνια (είναι εξαιρετικοί μονωτές επειδή παρουσιάζουν τόσο κακή θερμική αγωγιμότητα). Αλλά υπήρξε μια εποχή που η ύπαρξή τους θεωρήθηκε τόσο απίθανη που ο άνθρωπος που τους ανακάλυψε, ο Ισραηλινός φυσικός Daniel Schechtman, κοροϊδεύτηκε από τους συναδέλφους του για τις ιδέες του και του ζητήθηκε ακόμη και να εγκαταλείψει την ερευνητική του ομάδα στο Technion-Israel Institute of Technology. .
Αυτό συμβαίνει επειδή μια τέτοια διάταξη ατόμων θεωρούνταν αδύνατη μέχρι τη δεκαετία του 1980. Ο ίδιος ο ορισμός του κρυστάλλου προϋποθέτει μια ακριβώς συμμετρική διάταξη των ατόμων σε περιοδικά μοτίβα που επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά σε ένα τρισδιάστατο πλέγμα. Οι οιονεί κρύσταλλοι, αντίθετα, ακολουθούν ξεκάθαρα μαθηματικούς κανόνες, αλλά κάθε κελί έχει μια ελαφρώς διαφορετική διαμόρφωση κελιών κοντά, αντί να επαναλαμβάνεται με το ίδιο μοτίβο. Και αυτή η ασυνήθιστη δομή δίνει στους οιονεί κρυστάλλους μερικές αρκετά ασυνήθιστες ιδιότητες.
Στις 8 Απριλίου 1982, ο Schechtman κοιτούσε μέσω ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σε ένα κρυσταλλικό δείγμα (κράμα αλουμινίου-μαγγανίου) και παρατήρησε ότι τα άτομα ήταν διατεταγμένα σε περίεργα, απεριοδικά μοτίβα. Αυτό δεν θα έπρεπε να ήταν δυνατό. Μια καλή αναλογία θα ήταν η προσπάθεια τοποθέτησης πλακιδίων σε ένα πάτωμα μπάνιου:Τα πλακάκια μπορούν να έχουν μόνο ορισμένα συμμετρικά σχήματα (τρίγωνα, τετράγωνα ή εξάγωνα) εάν πρόκειται να ταιριάζουν μεταξύ τους χωρίς να αφήνουν κενά ή να επικαλύπτονται. Τα πεντάγωνα, με τις πενταπλάσιες συμμετρίες τους, απλά δεν θα λειτουργήσουν—εκτός από την περίπτωση των οιονεί κρυστάλλων, η φύση αποφάσισε ότι θα μπορούσαν δουλειά. Απλώς πρέπει να γεμίσετε τα κενά με άλλα είδη ατομικών σχημάτων για να κολλήσετε το όλο θέμα μεταξύ τους.
Ακόμη και ο Schechtman δεν πίστευε στα μάτια του στην αρχή. Κατέγραψε δεόντως την παρατήρησή του στο τετράδιο του εργαστηρίου του με τρία ερωτηματικά δίπλα στη σημειογραφία και φέρεται να μουρμούρισε στον εαυτό του στα εβραϊκά, «Eyn chaya kazo " ("δεν μπορεί να υπάρχει τέτοιο πλάσμα"). Παρά τις αντιδράσεις από τους συναδέλφους του, επέμεινε και η ανακάλυψή του εμφανίστηκε τελικά στο Physical Review Letters . Δύο δεκαετίες αργότερα, αυτή η εργασία ήταν ένα από τα 10 πιο αναφερόμενα στην ιστορία του περιοδικού, πυροδοτώντας μια επανάσταση στην κρυσταλλογραφία. Τελικά οι επιστήμονες κατάλαβαν πώς να καλλιεργούν οιονεί κρυστάλλους στο εργαστήριο και τα υπόλοιπα είναι ιστορία. Ο Schechtman κέρδισε το Νόμπελ Χημείας το 2011 για την ανακάλυψή του.
Μόλις το 2010 κάποιος βρήκε έναν φυσικό οιονεί κρύσταλλο, σε βράχο που είχε συλλεχθεί από βαθιά στα βουνά Koryak της Ρωσίας. Αυτό το άτομο ήταν ο φυσικός Paul Steinhardt, ο οποίος ξεκίνησε την αναζήτησή του το 1984, χτενίζοντας διάφορες συλλογές μουσείων από βράχους για αποδείξεις αυτής της ενδεικτικής απεριοδικής δομής. Το 2007, τελικά βρήκε ένα τέτοιο δείγμα σε μια συλλογή που ανήκε στον Luca Bindi του Πανεπιστημίου της Φλωρεντίας. Με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης φασματομετρίας μάζας του, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το δείγμα πρέπει να προέρχεται από μετεωρίτη που έπεσε στη Γη.
Ήταν μια ενδιαφέρουσα, αν και απίθανη, υπόθεση, αλλά ο Steinhardt χρειαζόταν απόδειξη ότι το δείγμα ήταν, πράγματι, από τα βουνά Koryak. Η αναζήτησή του προφανώς περιλάμβανε «μυστικά ημερολόγια, λαθρέμπορους, αναζητητές χρυσού και αρκούδες», μεταξύ άλλων ανατροπών που δεν έχουν ακόμη αποκαλυφθεί, αλλά τελικά εντόπισε τον άνθρωπο που βρήκε αρχικά το δείγμα το 1979:τον Valery Kryachko (που είχε στην πραγματικότητα αναζητούσα την πλατίνα, αλλά ήρθε με άδεια χέρια σε αυτό το σκορ).
Όπου υπάρχει ένας οιονεί κρύσταλλος που απαντάται στη φύση, σίγουρα πρέπει να υπάρχουν και άλλοι, σωστά; Αυτό ήταν το σκεπτικό του Steinhardt και σχημάτισε μια αποστολή στα ρωσικά βουνά, με οδηγό τον Kryachko, σέρνοντας στην παγωμένη τούνδρα με μερικά τρακτέρ. Άξιζε τον κόπο:Βρήκαν όντως περισσότερα δείγματα που περιείχαν οιονεί κρυστάλλους. Και δεδομένου ότι η περιοχή δεν είχε το είδος των ακραίων συνθηκών που θα απαιτούνταν για την παραγωγή τους επί της γης, ο Steinhardt υποστήριξε ότι αυτό υποστήριζε την υπόθεσή του ότι οι οιονεί κρύσταλλοι προέρχονταν από το διάστημα. Προσδιόρισε την πιθανή ημερομηνία πρόσκρουσης πριν από περίπου 15.000 χρόνια, με βάση τα τοπικά δείγματα ιζημάτων.
Στην πραγματικότητα, ο Steinhardt πιστεύει ότι μακριά από το να είναι σπάνιοι και εξωτικοί, οι οιονεί κρύσταλλοι μπορεί να ήταν ένα από τα πρώτα ορυκτά που σχηματίστηκαν στο ηλιακό σύστημα. Είναι μια υπενθύμιση ότι αυτό που είναι κοινό και αυτό που είναι απίθανο έχει τόσο μεγάλη σχέση με το πλαίσιο, ακόμη και για πράγματα που είναι τόσο συμπαγή όσο η πέτρα.
Η Jennifer Ouellette είναι επιστημονική συγγραφέας και συγγραφέας του Τα Ημερολόγια Λογισμού και τα προσεχή Me, Myself and Why:Searching for the Science of Self. Ακολουθήστε την στο Twitter @JenLucPiquant.
