Физики выяснили, почему полевой шпат не бывает абсолютно сухим
Европейские физики объяснили постоянную влажность полевого шпата. Выяснилось, что структура кристаллов микроклина, минерала из группы полевых шпатов, образует гидроксильную поверхность, с которой легко соединяется атмосферная влага. А вода, которая изначально покрывает минерал, высвобождается из внутренних полостей.
Полевой шпат — наиболее распространенный минерал на Земле. Он составляет половину земной коры, а также образует другие породы. При выветривании полевой шпат превращается в глину и почву, поглощает из атмосферы углекислый газ и обеспечивает растения питательными веществами. Среди прочего он встречается в воздухе в виде пыли и участвует в образовании атмосферного льда — снега и града. Но никто не понимал, почему полевой шпат легко связывается с водой и его поверхность постоянно влажная.
Ответом на этот вопрос занялись две группы физиков из Австрии, Германии и Финляндии. Они изучили атомную структуру минерала и выяснили, что чередование ионов алюминия и кремния образует постоянно гидроксильную поверхность, с которой уже легко соединяется атмосферная влага. Две работы (1, 2) об этом вышли в журналах Journal of Physical Chemistry Letters и Nanoscale.
Исследователи проводили опыты с микроклином — силикатным минералом группы полевых шпатов с химической формулой KAlSi3O8. Образец поместили в сверхвакуумную камеру и расщепили его по естественной плоскости спайности — так, что две стороны оказались сухими. Однако при разломе ученые наблюдали всплеск давления воды. Физики предположили, что она взялась из глинистых включений внутри минерала либо из флюидных — микро- и наноразмерных полостей.
Именно эта вода, по мысли авторов, может гидроксилировать поверхность минерала. Дело в том, что кристаллическая структура полевого шпата триклинная и центросимметричная. Ее трехмерный каркас состоит из тетраэдров диоксида кремния и оксида алюминия, которые соединяются вершинами, а в крупные полости включен калий. Как раз к этим вершинам крепится влага из полостей, вследствие чего поверхность шпата становится гидроксильной сама по себе.
С помощью теории функционала плотности физики рассчитали энергию адсорбции воды. Выяснилось, что любые доступные молекулы H2O с вероятностью 100% прилипнут к микроклину. Поэтому атмосферная влага легко соединяется с поверхностью минерала.
Измерения на масс-спектрометре показали, что высвобожденной воды хватает для полного гидроксилирования поверхности. Удивительно, но сухая поверхность шпата попросту не образуется, поскольку минерал гидроксилируется сразу. Результаты исследования могут в дальнейшем помочь ученым разобраться, каким образом частицы полевого шпата образуют атмосферный лед.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии