Un minerale venuto dallo spazio
EXTRATERRESTRE. E’ di origine extraterrestre il primo quasicristallo esistente in natura, conservato a Firenze nel Museo di Storia Naturale dell’Università di Firenze. Lo hanno scoperto alcuni componenti del gruppo internazionale di ricerca che aveva individuato questo minerale nel 2009, fra cui Luca Bindi, associato di Mineralogia presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’ateneo fiorentino, che ora firma come primo autore un articolo appena pubblicato sulla prestigiosa rivista internazionale PNAS. Il campione fiorentino potrebbe rappresentare un nuovo tipo di corpo extraterrestre, databile a circa 4,5 miliardi di anni fa, contemporaneo alla formazione del sistema solare.
LA SCOPERTA. Il risultato di questa ricerca fa seguito da vicino alla scoperta del primo quasicristallo naturale, riconosciuto in un campione di roccia appartenente alle collezioni mineralogiche del Museo di Storia Naturale (accettato dalla International Mineralogical Association con il nome di icosahedrite) da Bindi in collaborazione con i fisici Paul J. Steinhardt e Nan Yao, dell’Università di Princeton, e Peter J. Lu, dell’Università di Harvard. La sua particolarità è quella di presentare una simmetria pentagonale fino a ora ottenuta solo grazie a sintesi riprodotte in laboratorio in tempi relativamente recenti, a condizioni controllate. La scoperta, pubblicata su Science nel 2009, si è rivelata significativa non solo per le discipline mineralogiche e cristallografiche, ma anche per la fisica dello stato solido: ha dimostrato, infatti, che i quasicristalli possono formarsi spontaneamente in natura e, soprattutto, rimanere stabili per tempi geologici. La sua importanza è stata messa in evidenza, del resto, anche nelle motivazioni scientifiche dell’assegnazione del Premio Nobel per la Chimica 2011 a Dan Shechtman.
GLI STUDI. Alcuni componenti del gruppo di ricerca hanno proseguito gli studi cercando di capire come questi materiali possano formarsi in natura. Nel quasicristallo sono state individuate inclusioni del minerale stishovite, un polimorfo del biossido di silicio che si forma solo a pressioni elevatissime, circa 100.000 atmosfere, verificabili solo in particolari condizioni naturali, come in zone ben al di sotto la superficie terrestre (al confine tra mantello e nucleo), in crateri da impatto o nello spazio, tramite collisioni tra meteoriti e asteroidi. Per distinguere tra queste possibilità, in collaborazione con scienziati dello Smithsonian Institution di Washington DC (Glenn J. MacPherson) e del California Institute of Technology (John M. Eiler, Yunbin Guan) sono stati effettuati una serie di esperimenti per misurare il rapporto tra gli isotopi dell’ossigeno.
I RISULTATI. “I risultati sono stati inequivocabili: gli isotopi dell’ossigeno sono risultati del tutto simili a quelli osservati in una categoria di meteoriti conosciute come condriti carbonacee – spiega Luca Bindi –. La cosa interessante è che fino ad oggi le leghe di alluminio metallico non erano mai state osservate in meteoriti; ne consegue che il campione fiorentino potrebbe rappresentare un nuovo tipo di corpo extraterrestre, molto probabilmente risalente a circa 4,5 miliardi di anni fa, coincidente con la formazione del sistema solare. Ciò che rimane da determinare è come le collisioni di meteoriti/asteroidi abbiano portato alla formazione dei quasicristalli. Stiamo lavorando ad un’altra serie di esperimenti per determinare con maggiore precisione in quali condizioni si sia formato questo minerale”.
