Ученые приблизились к разгадке природы стекла ливийской пустыни

Великая Песчаная морская пустыня простирается на площади 72 000 квадратных километров, соединяя Египет и Ливию. Если вы окажетесь в этой пустыне на юго-востоке Ливии и в юго-западных районах Египта, вы заметите кусочки желтого стекла, разбросанные по песчаному ландшафту.

Впервые оно было описано в научной статье в 1933 году и известно, как стекло ливийской пустыни. Коллекционеры минералов ценят его за красоту, относительную редкость и таинственность. Кулон, найденный в гробнице египетского фараона Тутанхамона, содержит кусочек стекла. Природные стекла встречаются по всему миру; в качестве примеров можно привести молдавиты из кратера Рис в Европе и тектиты с берега Слоновой Кости. Но ни одно из них не содержит так много кремнезема, как стекло ливийской пустыни.

Происхождение стекла было предметом дебатов среди ученых почти столетие. Некоторые предположили, что оно могло образоваться из вулканов на Луне. Другие предполагают, что это продукт ударов молнии ("фульгуриты" – стекло, которое образуется в результате слияния песка и почвы там, где в них попадает молния). Другие теории предполагают, что это результат осадочных или гидротермальных процессов, или результат мощного взрыва метеорита в воздухе.

Теперь, благодаря передовой технологии микроскопии, возможно, есть ответ. Ученые из университетов и научных центров Германии, Египта и Марокко определили, что стекло ливийской пустыни образовалось в результате падения метеорита на поверхность Земли.

Космические столкновения являются обычным процессом в Солнечной системе, поскольку планеты и их естественные спутники аккрецировались через астероиды и зародыши планет (также называемые планетезималями), сталкивающиеся друг с другом. Эти удары также помогли нашей планете собраться.

В 1996 году ученые определили, что возраст стекла около 29 миллионов лет. Более позднее исследование показало, что исходный материал состоял из зерен кварца, покрытых смесью глинистых минералов и оксидов железа и титана.

Это открытие вызвало еще больше вопросов, поскольку предполагаемый возраст старше, чем соответствующий исходный материал в соответствующей области пустыни Великого Песчаного моря. Проще говоря, этих исходных материалов не существовало в этом месте 29 миллионов лет назад.

Недавно исследователи получили два осколка стекла от местного жителя, который собрал их в районе Аль-Джауф на юго-востоке Ливии.

Они изучили образцы с помощью новейшей техники просвечивающей электронной микроскопии (ТЭМ), которая позволяет видеть крошечные частицы материала, в 20 000 раз меньшие толщины бумажного листа. Используя эту технику сверхвысокого увеличения, они обнаружили в этом стекле мелкие минералы: различные типы оксида циркония (ZrO2).

Минералы состоят из химических элементов, атомы которых образуют обычную трехмерную решетку. Представьте, что вы кладете яйца или бутылки из-под газировки на полку супермаркета: слои поверх слоев, чтобы обеспечить наиболее эффективное хранение. Подобным образом атомы собираются в кристаллическую решетку, уникальную для каждого минерала. Минералы, которые имеют одинаковый химический состав, но различную атомную структуру (разные способы упаковки атомов в кристаллическую решетку), называются полиморфами.

Один из полиморфов ZrO2, который нашли в стекле ливийской пустыни, называется кубический цирконий – такой вид встречается в некоторых ювелирных изделиях в качестве синтетической замены бриллиантов. Этот минерал может образовываться только при высокой температуре от 2250 до 2700 градусов по Цельсию.

Другой полиморф ZrO2, который определили исследовали, был очень редким - орто-II или OII. Он образуется при очень высоком давлении – около 130 000 атмосфер.

Такие условия давления и температуры предоставили доказательство происхождения стекла от удара метеорита. Потому, что такие условия могут быть получены в земной коре только в результате удара метеорита или взрыва атомной бомбы.

Если открытие верно, родительский кратер, где метеорит упал на поверхность Земли, должен быть где–то поблизости. Ближайшие известные метеоритные кратеры, GP и Oasis, имеют диаметр 2 километра и 18 километров соответственно, и довольно далеко от того места, где было найдено стекло. Они слишком далеки и слишком малы, чтобы считаться родительскими кратерами для такого огромного количества ударного стекла, сосредоточенного в одном месте.

Итак, хотя разгадана часть тайны, остается еще больше вопросов. Где находится родительский кратер? Насколько он велик – и где он находится? Потребуются дополнительные исследования, вероятно, в форме дистанционного зондирования в сочетании с геофизикой.