Используя микроскопию сверхвысокого разрешения, Гьер, профессор и заведующий кафедрой наук о Земле и окружающей среде Школы искусств Пенна. Науки и его соавторы обнаружили, что молния не только расплавила поверхность породы, что привело к появлению характерной черной «глазури», но и передала давление, достаточное для деформации тонкого слоя кристаллов кварца под поверхностью, что привело к появлению отчетливых структур атомного уровня. называется ударными ламелями.До этого исследования единственными известными природными явлениями, способствовавшими образованию ламелей этого типа, были удары метеоритов.«Я думаю, что самое захватывающее в этом исследовании — это просто посмотреть, на что способна молния», — сказал Гьер. «Видеть, как молния буквально плавит поверхность камня и меняет кристаллическую структуру, мне кажется захватывающим».
Гьер сказал, что находка служит напоминанием геологам о том, что нельзя торопиться интерпретировать ударные ламели как индикаторы падения метеорита.«Большинство геологов осторожны; они не используют только одно наблюдение, — сказал он, — но это хорошее напоминание о необходимости всегда использовать несколько наблюдений, чтобы делать большие выводы, что существует несколько механизмов, которые могут привести к аналогичному эффекту».Гир сотрудничал в исследовании с Вольфхардом Вимменауэром и Хильтруд Мюллер-Зигмунд из Университета Альберта-Людвига, Ричардом Виртом из GeoForschungsZentrum Potsdam и Грегори Р. Лампкином и Кэтрин Л. Смит из Австралийской организации ядерной науки и технологий.
Статья опубликована в журнале American Mineralogist.Геологам давно известно, что молния в результате быстрого повышения температуры, а также физических и химических воздействий может изменять отложения. Например, когда он попадает в песок, молния плавит зерна, которые плавятся и образуют стеклянные трубки, известные как фульгуриты.
Фульгуриты также могут образовываться при поражении молнией других материалов, включая камни и почву. В текущем исследовании изучалась порода фульгурита, найденная недалеко от Ле-Прадаль во Франции. Гьер и его коллеги взяли образцы из породы, затем вырезали тонкие срезы и отполировали их.Под оптическим микроскопом они обнаружили, что внешний черный слой — сам фульгурит — выглядел блестящим, «почти как керамическая глазурь», — сказал Гьер.
Слой был также пористым, почти как пена, из-за тепла молнии, испаряющего поверхность камня. Химический анализ слоя фульгурита выявил повышенные уровни диоксида серы и пятиокиси фосфора, которые, по мнению исследователей, могли быть образованы лишайником, живущим на поверхности породы во время удара молнии.
Команда дополнительно изучила образцы с помощью просвечивающего электронного микроскопа, который позволяет пользователям исследовать образцы на атомном уровне.
Это показало, что у фульгурита отсутствует какая-либо кристаллическая структура, что согласуется с тем, что он представляет собой расплав, образованный из-за высокой температуры от удара молнии.Но в слое образца, непосредственно примыкающем к фульгуриту, немного глубже в породе, исследователи заметили необычную особенность: набор прямых параллельных линий, известных как ударные ламели. Эта особенность возникает, когда кристаллическая структура кварца или других минералов деформируется в ответ на огромную волну давления.
«Это как если кто-то толкает вас, вы переставляете свое тело, чтобы вам было удобно», — сказал Гьер. «Минерал делает то же самое».Пластинки присутствовали в слое породы шириной всего около трех микрометров, что указывает на то, что энергия удара молнии рассеивалась на этом расстоянии.
Эта характерная деформация кристаллов ранее наблюдалась только в минералах из мест падения метеоритов. Считается, что ударные ламели образуются при давлении до 10 гигапаскалей, что в 20 миллионов раз превышает силу удара боксера.Гьер и его коллеги надеются изучить горные фульгуриты из других мест, чтобы более подробно понять физическое и химическое воздействие молний на камни.
Еще один совет для геологов, скалолазов и туристов, которые проводят время на скалах в высоких открытых местах, — это остерегаться яркой черной глазури скального фульгурита, поскольку это может указывать на место, подверженное ударам молнии.«Как только мне на это указали, я стал видеть это снова и снова», — сказал он. «Я часто сталкивался с грозами в поле, где мне приходилось бросать свои металлические инструменты и бежать».
Исследование было частично поддержано Австралийской организацией ядерной науки и технологий.