一个美国-德国研究小组在实验室中模拟了陨石的撞击，并通过X射线跟踪了两种长石矿物的结构变化。在DESY和美国阿贡国家实验室的实验结果表明，取决于压缩率，结构变化可以在非常不同的压力下发生。这一发现发表在2月1日的科学杂志《地球与行星科学快报》(预先在线出版)上，将帮助其他科学家重建导致陨石坑撞击地球和其他陆地行星的条件。
陨石撞击在太阳系中地球和其他行星体的形成和演化中起着重要作用。但是冲击条件，即冲击器的大小，速度以及峰值压力和温度，通常是在冲击后很久才确定的，这是由冲击坑中岩石形成矿物的永久变化引起的。为了解决陨石撞击的难题，即要从事件发生后数百到数百万年的撞击坑中的岩石记录中重建撞击条件，这要求科学家将实地的观测结果与实验室实验的结果进行协调。
在过去的几十年中，已经开发出一种分类方案，该方案将冲击条件与压力和温度引起的岩石形成矿物的变化联系起来，这种变化可以在冲击坑的典型岩石中找到。长石族矿物为钠长石(NaAlSi3O8)，钙长石(CaAl2Si2O8)及其混合斜长石(NaxCa1-xAl2-xSi2 + xO8)在行星地壳中含量很高。因此，如今这些矿物相对于压力和温度的变化，例如结构转变或非晶化，即有序晶体结构的损失，已被广泛用作影响很大的指标。
但是，对于长石类矿物，如果使用静态或动态压缩技术，则非晶化转变压力条件的报告值差异很大。“这些差异表明我们对矿物的压缩率诱发过程的理解存在很大差距，”石溪大学的拉斯拉姆·埃姆和该项目的主要研究者布鲁克海文国家实验室说。这对于基于岩石记录关于陨石的速度，大小和其他性质的自然冲击事件的解释具有深远的意义。
矿物和其他样品的内部结构可以通过X射线研究，该X射线被材料的晶格衍射。通过特征衍射图样，可以确定样品的内部结构。自一个多世纪以来，这种技术已经被使用和完善。现在，它还可用于跟踪动态过程。
“新出现的功能强大的X射线源(例如PETRA III，先进的光子源和欧洲X射线自由电子激光)与最近X射线探测器技术的量子飞跃相结合，为我们提供了实验工具以调查材料在快速压缩条件下测量原子结构的响应，” DESY X射线源PETRA III的极端条件光束线P02.2负责人Hanns-Peter Liermann说，该实验在其中进行了一些实验。
该研究的主要作者梅利莎·西姆斯(Melissa Sims)解释说：“在我们的实验中，我们使用了由气体或致动器控制的钻石砧室来快速压缩样品，同时我们不断收集X射线衍射图。“这使我们能够在完整的压缩和解压缩周期内，而不是像先前所谓的恢复实验那样，在实验的开始和结束时监视原子结构的变化。”
在实验中，研究小组能够观察到钠长石和钙长石在不同压缩率下的非晶化。他们将矿物压缩到80吉帕的压力，相当于大气压的80,000倍。在实验中，使用了从0.1千兆帕/秒(GPa / s)到81 GPa / s的不同压缩率。埃姆指出：“结果表明，根据压缩率的不同，矿物会在非常不同的压力下经历非晶化转变。”“压缩率的增加导致观察到的非晶化压力降低。”例如，在0.1 GPa / s的最低压缩速率下，钠长石在31.5吉帕斯卡的压力下完全变成无定形，而在81 GPa / s的最高速率下，这已经在16.5吉帕斯卡下发生。
“由于这些原因，斜长石矿物的非晶化不太可能成为表明陨石撞击过程中特定峰值压力和温度条件的明确标准，” Ehm总结道。需要进一步研究以完全理解这些矿物的行为，并评估是否可以根据岩石矿物的结构来衡量冲击条件。
来自石溪大学的研究人员，包括美国国家航空航天局太阳系探索研究虚拟研究所(SSERVI)，DESY，欧洲XFEL，法兰克福歌德大学阿贡国家实验室的科学研究，探索的远程，原位和同步加速器(RIS4E)团队的成员弗莱堡的阿尔伯特·路德维希斯大学，弗里德里希·席勒大学的耶拿大学和布鲁克海文国家实验室对此研究做出了贡献。
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