Сотрудники Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН, Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, НГУ и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН впервые показали, что орторомбическая фаза фосфида железа не является, как считалось ранее, индикатором высоких давлений. Результаты работы, опубликованные в журнале Scientific Reports, помогут ученым более точно определять природу железных метеоритов.

Исследователи проводили анализ содержания редких фосфидов железа и никеля в железных метеоритах. Метеориты часто содержат следы ударных воздействий в виде деформационных структур и ударно-расплавных жил, но при этом в их составе практически отсутствуют минералы, образующиеся при высоких давлениях. До сих пор одним из индикаторов высоких давлений ученые считали высокобарическую форму Fe₂P под названием аллабогданит. Ее удавалось экспериментально найти только при давлении примерно в 79 тысяч атмосфер и температуре 1400 °C.

«Мы обратили внимание, что в железных метеоритах с аллабогданитом нет никаких признаков воздействия ударных давлений. Кроме того, ранее другие исследователи получили противоречивую информацию о термодинамике фазового перехода барринджерит — аллабогданит — одни заявляли, что при стандартных условия стабилен барринджерит, а другие — что аллабогданит, — говорит один из исследователей, заместитель директора по науке ИФВД РАН и профессор РАН Константин Литасов. — Вначале мы сделали квантово-химические расчеты и выяснили, что при нормальных условиях стабильность сохраняет аллабогданит, а при повышении температуры моделирования до 500 °C он переходит в барринджерит. Для подтверждения этого мы провели серию простых, но трудоемких экспериментов при невысоких температурах (400–500 °C)».

Ученые исследовали смесь железа и фосфора, железа, никеля и фосфора, а также синтетические фосфиды железа и никеля. Для этого образцы запаивали в кварцевую ампулу и держали при температурах 400–500 °C в печи 1–2 месяца. В случае синтетических материалов фазового перехода от барринджерита к аллабогданиту не было. Но в смеси отдельных компонентов — железа, никеля и фосфора — авторам удалось обнаружить начало реакции с образованием вокруг зерен железа частиц новой фазы».

Для анализа ученые использовали рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализ, а также метод дифракции отраженных электронов. В результате авторы показали, что аллабогданит с составом как в метеоритах является фазой атмосферных, а не высоких давлений, как считалось ранее. Эти данные помогут специалистам в дальнейшем изучении природы метеоритов.