閃電的力量有多大：能讓巖石粉身碎骨改變晶體結構
在法國南部一個露出地表的巖石上，有一條長長的鋸齒狀斷裂帶。裂縫的表面和周圍是青黑色，好像是被打濕或被藻類覆蓋的樣子。但是，根據(jù)賓夕法尼亞大學的Reto Gieré合著的一篇新論文上，對這塊巖石獨特特征的真正解釋引起了廣泛關注：這是由一個強大的閃電造成的。
賓夕法尼亞大學藝術與科學學院地球和環(huán)境科學系的教授和主任Gieré與他的同事，使用超高分辨率顯微鏡發(fā)現(xiàn)，閃電不僅熔化了巖石的表面，產(chǎn)生一種獨特的“黑釉”，而且傳遞出強大的壓力，使得巖石表面之下薄薄的一層石英晶體的發(fā)生變形，從而形成不同的原子水平結構稱為沖擊頁理。
在這項研究之前，我們已知的唯一能夠產(chǎn)生這種類型頁理的自然事件是隕石撞擊。
“我認為這項研究最令人興奮的就是，了解閃電能做什么”Gieré說。“對我來說，看到閃電真的能夠熔化巖石表面，并改變晶體結構，這非常吸引我。”
Gieré說這項研究提醒地址學家，不要急于把沖擊頁理解釋成隕石撞擊的一項指標。
“大多數(shù)地質學家都很謹慎，他們不會根據(jù)一項觀察來做出判斷，”他說，“但這項研究是一個很好的提示，我們常常要進行綜合的觀察來給出重要結論，也就是多種機制都引向類似的效果時。”
地質學家早就知道，閃電通過快速提升溫度以及物理和化學效應可以改變沉積物。例如，當閃電擊在沙灘上，會把沙粒熔化，形成玻璃狀礦物管被稱作閃電熔巖。
當閃電擊中其他物質時也可以形成閃電熔巖，包括巖石和土壤。這項研究檢驗了法國Les Pradals地區(qū)附近的閃電熔巖。Gieré和他的同事從巖石上采集了樣本，然后將其切成薄片并拋光。
在光學顯微鏡下，他們發(fā)現(xiàn)外面的那一層黑色——閃電熔巖本身出現(xiàn)了光澤，“很像陶瓷釉”，Gieré說。
由于閃電的熱量蒸發(fā)了巖石表面，所以這一層是多孔狀的，好像泡沫一樣。對閃電熔巖層的化學分析顯示，二氧化硫和五氧化二磷的含量升高，對于這一現(xiàn)象，研究人員認為可能因為被雷電擊中時生活在巖石表面的地衣造成的。
研究團隊還是用了透射電子顯微鏡對樣本進行研究，這能夠讓研究者在原子水平上來檢測樣本。檢測結果表明，閃電熔巖沒有任何晶體結構，這符合它被閃電擊中的熱量高溫熔化的特征。
但是，在樣本中緊鄰閃電熔巖而且比巖石顏色略深的那一層上，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個不同尋常的特點：存在一組被稱為沖擊頁理的直線，平行線。這個特征只有在石英或其他礦物的晶體結構受到巨大的外力壓力波產(chǎn)生變形時才會出現(xiàn)。
“這就好比有人推你，你必須調(diào)整身體讓自己能夠舒服點，”Gieré說。“礦物也會做同樣的事情。”
出現(xiàn)在巖石層中的頁理只有3微米寬，表明閃電的能量在這個距離消散了。
晶體變形的特征此前僅僅在隕石撞擊地點的礦物中被發(fā)現(xiàn)。沖擊頁理的形成壓力超過10個吉帕斯卡，或是比一個拳擊手拳頭力量的2000萬倍還要大。
Gieré和他的同事希望研究其他地方的閃電熔巖，從而更詳細地了解閃電對于巖石物理化學效應的影響。
另一個對于地質學家的啟示是，喜歡花時間攀巖或戶外活動的登山者和徒步旅行者，當他們看到有光澤的閃電熔巖的“黑釉”時可要當心了，因為這表明這個地方容易被閃電擊中。
相關新聞
聯(lián)系方式
地址：南寧市玉洞大道44號云創(chuàng)谷3棟908
關注我們
