i den avlägsna öknen i västra Egypten, nära den libyska gränsen, ligger ledtrådar till en gammal kosmisk katastrof.
libyskt ökenglas är namnet på fragment av kanariegult glas som finns utspridda över hundratals kilometer, mellan gigantiska skiftande sanddyner.
intresset för libyskt ökenglas går tillbaka mer än 3000 år. Bland föremål som återvinns från King Tuts gravkammare finns en guld-och juvelskyddad bröstplatta. I mitten sitter en vacker scarab beetle, huggen av libyskt ökenglas.
libyskt ökenglas-rått och snidat – är lätt tillgängligt idag, men hur glaset bildades har länge förbryllat forskare.
vår forskning har hittat svaret.
värmen är på
studier visar det libyska ökenglaset som bildades för cirka 29 miljoner år sedan. Glaset är nästan ren kiseldioxid, vilket kräver temperaturer över 1,600 xnumx xnumx för att bildas, och det är varmare än någon magmatisk sten på jorden.
kredit: Aaron J Cavosie
men få mineralreliker överlevde från vad som orsakade smältningen. Inom glaset finns sällsynta förekomster av högtemperaturmineraler, inklusive en form av kvarts som kallas cristobalit.
det finns också korn av mineralet zirkon, även om de flesta har reagerat för att bilda ett mineral med högre temperatur som kallas zirkoniumoxid.
tankar om hur glaset bildas innefattar smältning under meteoritpåverkan eller smältning orsakad av en luftburst från en asteroid eller annat föremål som brinner högt upp i jordens atmosfär.
trots många studier har definitivt bevis på vilket ursprung som är korrekt varit svårt, tills nu.
ett problem är att ingen slagkrater från något föremål som träffar marken i området har identifierats som källan till glaset. En annan var bristen på bevis på skador från högtryckschockvågor orsakade av någon påverkan.
bevis på påverkan
vår forskning, publicerad i tidskriften Geology, rapporterar de första bevisen på högtrycksskador, som visar glaset som bildas under en meteoritpåverkan.
Meteoritpåverkan och luftburst är båda katastrofala händelser. Stora meteoritpåverkan, som den som dödade dinosaurierna för mer än 65 miljoner år sedan, är sällsynta.
men luftburst förekommer oftare. En airburst över Chelyabinsk, Ryssland, 2013 orsakade omfattande egendomsskador och skadade personer.
Chelyabinsk airburst deponerade 0,5 Megaton energi i himlen. Trots skadan orsakade den händelsen inte smältning eller chockskador.
däremot tros libyskt ökenglas av vissa ha orsakats av en 100 megaton airburst, en händelse 200 gånger större än den ryska airburst.
airburst-tanken uppstod från modellering av atmosfäriska kärnexplosioner. Som en atombomb avsätter en stor luftburst energi i atmosfären som kan smälta ytmaterial. Och en luftburst lämnar inte en krater.
”rökpistolen”
den nya ”rökpistolen” för att förstå ursprunget till det libyska ökenglaset är bevis på ett ovanligt mineral som kallas reidite. Reidite bildas endast under en meteoritpåverkan, när atomer i mineralzirkonen tvingas in i ett stramare arrangemang.
sådana högtrycksmineraler är ett kännetecken för en meteoritpåverkan och bildas inte under luftburst.
zirkon är ett vanligt mineral i granit, sandsten och andra bergarter. Det är känt från jorden, månen, Mars och olika meteoriter. Det används ofta för dejting när stenar bildades.
zirkon är också användbart när man söker efter bevis på chockdeformation orsakad av en meteoritpåverkan. Vid låg chockintensitet deformeras zirkon genom böjning av kristallen. Det är som att böja en plastsked till den punkt där den deformeras men inte går sönder.
när chockintensiteten ökar, svarar zirkon vidare på flera unika sätt och vid extrema tryck bildar reidite.
om stenarna blir heta kommer zirkon att omkristalliseras. Detta resulterar i bildandet av ett nätverk av nya, små sammankopplade korn. Över 1,700 xnumx xnumx kcal zirkon bryts slutligen ner till zirkoniumoxid.
libyskt ökenglas innehåller många zirkonkorn, alla mindre än bredden på ett människohår. Medan de flesta reagerade på zirkoniumoxid på grund av värmen, bevarar cirka 10% bevis på tidigare reidit. Men saken är, reidite är inte längre närvarande.
Reidite är inte stabil när den är varm och återgår till zirkon över 1200 kcal. Det blir bara bevarat om chockade stenar inte smälter. Så det tar en specialiserad teknik som kallas elektron backscatter diffraktion för att nöta ut om reidite en gång fanns i chockade zirkoner som blev heta.
nyckeln till att hitta bevis på tidigare reidite ligger i att analysera kristallorienteringarna hos de små sammankopplade kornen i återställd zirkon.
i likhet med att vrida en Rubiks kub, sker den initiala omvandlingen till reidite längs specifika riktningar i en zirkonkristall. När reidite ändras tillbaka till zirkon lämnar det ett fingeravtryck av dess existens som kan detekteras genom orienteringsanalys.
och vi hittade reidite-fingeravtrycket i prover av det libyska ökenglaset. Vi undersökte zirkonkorn från sju prover och det kritiska kristallorienteringsbeviset för tidigare reidit var närvarande i varje prov.
kredit: Aaron J Cavosie, författare tillhandahöll
en meteorpåverkan
Reidite är sällsynt och rapporteras endast från meteoritpåverkan. Det finns i material som kastas ut från kratrar och i chockade stenar vid kratrar.
tidigare studier har funnit bevis för tidigare reidite inom zirkon från slagsmältning, liknande hur det identifierades i libyskt ökenglas.
en 100 megaton airburst bör ske varje 10 000 år. Om den här storlekshändelsen antas ha orsakat libyskt ökenglas, stöder den geologiska posten inte tanken. Reidite-fingeravtrycket pekar på en meteorpåverkan som det enda alternativet.