Nature Communications: ударом молнии во Флориде создан новый минерал, фосфит кальция

Удар молнии во Флориде привел к химической реакции, в результате которой образовалось новое соединение фосфора — фосфит кальция. Этот фосфорный материал является промежуточной ступенью между космическими минералами и минералами, найденными на Земле. Люди активно синтезируют фосфит кальция, но в природе он обнаружен впервые. Эти результаты расширяют знания о круговороте фосфора на Земле. Результаты исследования представлены в журнале Nature Communications.

Фото: Matthew Pasek/University of South Florida

До сих пор фосфор в минералах встречался только в двух формах: фосфат (PO43-) и фосфид (P3-). Иными словами, промежуточные соединения фосфора, такие как фосфиты (HPO32-), в минералогии отсутствовали. Однако специалисты активно синтезируют их, а до 10% микробов используют фосфиты в качестве источника фосфора. Это свидетельствует о том, что фосфиты должны существовать в окружающей среде, возможно, в виде соединения с кальцием (CaHPO3) или в смеси с фосфатами.

Фульгуриты, природные соединения, образовавшиеся в результате спекания частиц песка при высоких температурах, идеально подходят для поиска промежуточных продуктов фосфора. Они образуют стеклообразную стенку, которая окружает центральную полость. Обнаружение промежуточных соединений фосфора позволит лучше понять его распространение на планете, а также его роль в экологических цепочках.

Учеными из Университета Южной Флориды и Университета Флоренции выявлена новая форма кристаллического фосфора в фульгурите. Они получили образец от частных продавцов, которые нашли его на своем участке в жилом районе Флориды после урагана. Фульгурит образовался в песчаной почве, состоящей из песка и глины. Внутри находки эксперты обнаружили редкие кристаллические фрагменты, которые оказались фосфитами. Это был CaHPO3, кристаллический фосфорный материал в фульгурите, который впервые не был ни фосфатом, ни фосфидом.

«Мы никогда не видели, чтобы этот материал встречался на Земле в естественных условиях — подобные минералы встречаются в метеоритах и в космосе, но мы нигде не видели именно такого материала», — делятся ученые в своей публикации.

Фосфаты превращаются в фосфиды в течение пяти минут, минуя фазу фосфита. Поскольку в случае с фульгуритом этого не произошло, исследователи предполагают, что он образовался примерно за 100 секунд. Кроме того, его пришлось быстро нагреть до температуры 1220 °C и охладить. Такие условия соответствуют удару молнии.

Таким образом, CaHPO3 является природным материалом, принадлежащим к новой группе минералов, которые, как считалось, присутствуют в окружающей среде.

Полученные данные необходимы для лучшего понимания круговорота фосфора. Кроме того, результаты исследования потенциально помогут выявить другие формы кристаллических минералов, содержащих промежуточные варианты фосфора. Многие из них могли иметь важное значение для эволюции жизни на Земле и снабжения питательными веществами современной окружающей среды, отмечают специалисты.

Источник.