Kulisy odkrycia przez Polaków minerału z kosmosu

– Trzeba wiedzieć, gdzie szukać. My z żoną jesteśmy „łowcami” minerałów ze skał pirometamorficznych. To są skały powstające w temperaturach powyżej 1000 stopni Celsjusza przy bardzo niskim ciśnieniu – wyjaśnił w rozmowie z PAP prof. Evgeny Galuskin. Naukowiec dodał, że często są to miejsca naturalnych pożarów skał lub kontakty ze skałami magmowymi. Para badała już takie próbki znalezione w Izraelu, Jordanii, Palestynie, Niemczach oraz na Kaukazie.

– Sztuką nie jest samo znalezienie nowego minerału, ale jego zbadanie i opisanie. Mamy w szufladach dziesiątki próbek nieznanych światu materiałów, których nie jesteśmy w stanie opisać, bo są za małe do zbadania ich struktury– tłumaczyła prof. Irina Galuskina.

W tym roku do dorobku badaczy z UŚ dołączył kopernikit, który przybył na Ziemię z kosmosu. Badanie nie udałoby się, gdyby nie sztafeta pokoleń. W badaniach składu mineralogicznego meteorytu Morasko wsławili się m.in. profesorowie Ryszard Kryza, Łukasz Karwowski i Andrzej Muszyński. – Dwaj pierwsi już nie żyją, ale mają „swoje” minerały. Na cześć prof. Kryzy nazwano kryzait, znaleziony właśnie w Morasku, a prof. Karwowski ma swój minerał znaleziony w Jordanii – przypomniał prof. Evgeny Galuskin. Pałeczkę w tej naukowej sztafecie przejął prof. Andrzej Muszyński z UAM, który mimo przejścia na emeryturę, wciąż inspiruje młodszych kolegów do działania. To on zwrócił się do małżeństwa Galuskinów z prośbą o analizę próbek.

Naukowcy z UŚ dostali do zbadania ponad 70 preparatów – cienkich plasterków meteorytu, które analizowali mikron po mikronie. Istotnym elementem okazały się tzw. nodule siarczkowe (troilitowe). Można je opisać jako „kapsuły czasu” – to stałe krople uwięzione wewnątrz metalu meteorytu, w których panowały unikalne warunki chemiczne. To tam właśnie ukrył się kopernikit.

Głównym wyzwaniem technicznym było fizyczne wyciągnięcie małego ziarna i umieszczenie go na kapilarze. Dopiero taki preparat mógł zostać poddany badaniu dyfrakcyjnemu, które pozwala „zobaczyć” ułożenie atomów wewnątrz kryształu.

– Kopernikit pod mikroskopem skaningowym jest szarawy, natomiast pod mikroskopem optycznym – zielony. Chrom, który wchodzi w jego skład, często barwi minerały na intensywne, iskrzące kolory – opisała prof. Galuskin.

Naukowcy są pewni: to minerał wysokotemperaturowy i kosmiczny. Nie powstał na Ziemi w wyniku wejścia asteroidy w atmosferę ani później, w procesach wietrzenia. Jest za to prawdopodobnie produktem gwałtownych zdarzeń w pasie asteroid – zderzeń, którym towarzyszyła ogromna temperatura.

– Tam się musiało wydarzyć coś, co sprawiło, że pojawiło się więcej tlenu – przypuszcza prof. Irina Galuskin, podkreślając, że kopernikit jest minerałem tlenkowym, co w przypadku meteorytów żelaznych jest rzadkością. Podobne fazy znajdowano wcześniej w kimberlitach oraz w lamproitach (skałach diamentonośnych).

Aby światowa nauka uznała polskie odkrycie, badacze muszą przejść przez rygorystyczne procedury CNMNC-IMA. To szczegółowa lista wymagań: należy rozwiązać strukturę krystaliczną, podać dokładny skład chemiczny oraz opisać cechy fizyczne.

Komisja osobno analizuje propozycję nazwy. Odkrywcy muszą trzymać się reguł – nazwa powinna nawiązywać do nazwiska sławnego naukowca, cech fizycznych minerału lub miejsca znalezienia.

– Nazwa „kopernikit” została przyjęta niemal jednogłośnie, choć nie obyło się bez drobnych dyskusji nad łacińską pisownią. To hołd dla Mikołaja Kopernika, ale też symbol polskiej obecności w badaniach nad Wszechświatem – wskazują autorzy odkrycia. Cały proces – od znalezienia ziarenka nowego minerału do publikacji naukowej – trwał dwa lata. W badaniach kopernikitu uczestniczyli również prof. Joachim Kusz i dr Maria Książek z Uniwersytetu Śląskiego oraz dr Grzegorz Zieliński z Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego.

Kopernikit należy do grupy prideritu, czyli faz o strukturach tunelowych. Mają one w środku „kanały”, w których można umieszczać różne dodatki, zmieniając właściwości materiału. Daje to obiecujące możliwości technologiczne.

Historia innego minerału odkrytego przez polski zespół – vorlanitu – pokazuje, jak szybko nauka podstawowa może znaleźć zastosowanie. W vorlanicie (minerale uranu) w kilka miesięcy po jego zaprezentowaniu – dostrzeżono potencjał do budowy nowej generacji ogniw fotowoltaicznych.

Prof. Galuskina przyznała, że poszukiwania minerałów to czasem wyścig z czasem. Szczególnie dumna jest z odkrycia w Jakucji granatu skandowego (eringaitu). – Niemal w tym samym czasie Amerykanie znaleźli podobny granat w meteorytach. Ich zdaniem to minerał starszy niż nasz Układ Słoneczny i zależało im, by być jego odkrywcą. Ale my byliśmy pierwsi – wspomniała.

Z kolei odnaleziony wcześniej w meteorycie Morasko kryzait należy do związków typu NASICON (sodium super ionic conductor), wykorzystywanych m.in. w produkcji baterii elektrycznych. Związki tego typu są bardzo niestabilne w warunkach naturalnych i szybko ulegają rozpadowi. W tym przypadku natura „znalazła sposób” na ich zachowanie – kryzait występuje w postaci ziaren otoczonych stabilną obwódką innego minerału, tworzącego swoistą „puszkę konserwową”.

Z zastosowaniem kopernikitu może być podobnie. – Przyroda miała miliony lat na przeprowadzenie eksperymentów, których w laboratoriach nie potrafimy odtworzyć w miesiąc. Warto odkrywać tajemnice przyrody, do których należą „nieznane” minerały, bo to one stają się prototypami technologii przyszłości oraz poszerzają naszą wiedzę o składzie mineralnym Ziemi – podsumowała prof. Irina Galuskina.