Descubren un nuevo material de fósforo después del impacto de un rayo

Después de que un rayo cayera sobre un árbol en un vecindario de New Port Richey, un profesor de la Universidad del Sur de Florida descubrió que el impacto condujo a la formación de un nuevo material de fósforo. Se encontró en una roca, la primera vez en forma sólida en la Tierra, y podría representar a un miembro de un nuevo grupo mineral.

Rayo impactando sobre tierra. PXHERE

"Nunca hemos visto que este material se produzca naturalmente en la Tierra; se pueden encontrar minerales similares en meteoritos y en el espacio, pero nunca hemos visto este material exacto en ninguna parte", dijo el geocientífico Matthew Pasek.

En un estudio reciente publicado en Communications Earth & Environment , Pasek examina cómo los eventos de alta energía, como los rayos, pueden causar reacciones químicas únicas y, en este caso, dar como resultado un nuevo material, uno que es una transición entre los minerales espaciales y los minerales encontrados en la tierra.

Imágenes y microscopía de fulgurita de New Port Richey. a) Tubos vítreos que consisten en una fusión vítrea que rodea un vacío interno, a su vez rodeado por una costra que consiste en granos de arena cementados. El diámetro de la fulgurita es de 2 cm y la longitud es de 7 cm. b) Esférulas de material metálico gris dentro de la fulgurita con diámetros de 1,1 cm (izquierda) y 0,5 cm (derecha). c) Imagen BSE del vaso de la fulgurita NPR. Las diversas litologías del vidrio incluyen un material más oscuro (izquierda) compuesto de SiO2 y un material más claro (silicato rico en Ca, Al). Dentro de este vaso (el rectángulo rojo es la región expandida) hay esférulas de metal de hierro enriquecido en fósforo. e) Imagen BSE de las grandes esférulas metálicas de la fulgurita NPR. Estos consisten en FeSi 2(gris medio), FeSi (gris claro) y un material Ca-P-O que incluye CaHPO3 (gris oscuro). f) El material Ca–P–O está principalmente en contacto con FeSi. Crédito: Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente (2023). DOI: 10.1038/s43247-023-00736-2


"Cuando un rayo cae sobre un árbol, el suelo generalmente explota y la hierba circundante muere, formando una cicatriz y enviando una descarga eléctrica a través de la roca, el suelo y la arena cercanos, formando fulguritas, también conocidas como 'rayos fosilizados'", dijo Pasek.

Muestra de fulgurita de New Port Richey. Crédito: Matthew Pasek

Cuando los propietarios de viviendas de New Port Richey descubrieron la 'cicatriz del rayo', encontraron una fulgurita y decidieron venderla, suponiendo que tuviera valor. Pasek lo compró y luego comenzó una colaboración con Luca Bindi, profesor de mineralogía y cristalografía en la Universidad de Florencia en Italia.

Juntos, el equipo se dispuso a investigar minerales inusuales que contienen el elemento fósforo, especialmente los formados por rayos, para comprender mejor los fenómenos de alta energía.

"Es importante comprender cuánta energía tienen los rayos porque entonces sabemos cuánto daño puede causar un rayo en promedio y qué tan peligroso es", dijo Pasek. "Florida es la capital mundial de los rayos y la seguridad contra los rayos es importante: si los rayos son lo suficientemente fuertes como para derretir rocas, ciertamente también pueden derretir a las personas".

En ambientes húmedos, como en Florida, Pasek dice que el hierro a menudo se acumula y se incrusta en las raíces de los árboles . En este caso, el rayo no solo quemó el hierro de las raíces del árbol, sino que también quemó el carbono que se encuentra naturalmente en el árbol. Los dos elementos dieron lugar a una reacción química que creó una fulgurita que parecía un "globo" de metal.

Dentro de la fulgurita, una materia colorida y cristalina reveló un material nunca antes descubierto.

El co-investigador principal Tian Feng, graduado del programa de geología de la USF, intentó rehacer el material en un laboratorio. El experimento no tuvo éxito e indica que el material probablemente se forme rápidamente en condiciones precisas y, si se calienta demasiado, se convertirá en el mineral que se encuentra en los meteoritos.

"Investigadores anteriores indican que la reducción de fosfato por rayos ha sido un fenómeno generalizado en la Tierra primitiva", dijo Feng. "Sin embargo, existe un problema de depósito de fosfito ambiental en la Tierra que estos materiales sólidos de fosfito son difíciles de restaurar".

Feng dice que esta investigación puede revelar que otras formas de minerales reducidos son plausibles y muchos podrían haber sido importantes en el desarrollo de la vida en la Tierra.

Según Pasek, es poco probable que este material pueda extraerse para usos similares a otros fosfatos, como fertilizantes, dada la rareza de su ocurrencia natural. Sin embargo, Pasek y Bindi planean investigar más a fondo el material para determinar si podría declararse oficialmente como mineral y generar más conciencia entre la comunidad científica.

Referencia

Luca Bindi et al, Routes to reduction of phosphate by high-energy events, Communications Earth & Environment (2023). DOI: 10.1038/s43247-023-00736-2

Esta entrada se publicó en Noticias en 22 Abr 2023 por Francisco Martín León