Удар молнии во Флориде привел к химической реакции, создавшей новое соединение фосфора — фосфит кальция. Такой фосфорный материал является промежуточным между космическими минералами и минералами, найденными на Земле. Человек активно синтезирует фосфит кальция, однако он впервые найден в природе. Полученные данные расширяют представление о круговороте фосфора на Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
До настоящего времени фосфор встречался в минералах только в двух формах: фосфатной (PO43-) и фосфидной (P3-). То есть в минералогии отсутствовали промежуточные соединения фосфора, например фосфиты (HPO32-). Однако они активно синтезируются человеком, и до 10% микробов используют фосфиты в качестве источника фосфора. Это доказывает, что фосфиты должны существовать в окружающей среде, вероятно, в виде соединения с кальцием (CaHPO3) или в смеси с фосфатами. Идеальным вариантом для поиска промежуточных вариантов фосфора являются фульгуриты — природные образования, формирующиеся в результате спекания частичек песка при высоких температурах. Они представляют собой стекловидную стенку, которая окружает центральную пустоту. Находка промежуточных соединений фосфора позволит лучше понимать его распределение по планете, а также его роль в экологических цепочках.
Ученые из Университета Южной Флориды и Флорентийского университета идентифицировали новую форму кристаллического фосфора в фульгурите. Образец был получен у частных продавцов, которые нашли его на своей территории в жилом районе во Флориде после грозы. Фульгурит образовался в песчаной почве, состоящей из песка и глины. Внутри колпачка авторы обнаружили редкие кристаллические фрагменты, которые оказались фосфитами. Это был CaHPO3, впервые обнаруженный кристаллический материал фосфора в фульгурите, не являющийся фосфатом или фосфидом.
«Мы никогда не видели, чтобы этот материал встречался в природе на Земле — минералы, похожие на него, можно найти в метеоритах и космосе, но мы нигде не видели точно такого материала», — рассказывают авторы исследования.
Фосфаты переходят в фосфиды в течение пяти минут, пропуская стадию фосфита. Так как фосфид не образовался в найденном образце, ученые предполагают, что фульгурит формировался примерно за 100 секунд. Кроме того, он должен был быстро нагреться до 1220 °C и охладиться. Тогда в нем мог бы образоваться фосфит. Такие условия соответствуют удару молнии. Таким образом, CaHPO3 является природным материалом, относящимся к новой группе минералов, наличие которых в окружающей среде было предсказано. Полученные данные необходимы для лучшего понимания круговорота фосфора. Кроме того, результаты исследования потенциально помогут в выявлении других форм кристаллических минералов, содержащих промежуточные варианты фосфора. Многие из них, возможно, были важны для развития жизни на Земле и для снабжения питательными веществами современной среды.
Автор: Анна Дегтярь.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
