Se cree que Benjamin Franklin, fundador de la Universidad de Pensilvania, experimentó con las poderosas propiedades del rayo usando un papalote y una llave, probablemente llegando a electrocutarse en el proceso.
En un nuevo conjunto de experimentos en Penn, los investigadores han probado el poder de los rayos de una manera menos riesgosa pero mucho más avanzada tecnológicamente.
Chiara Elmi, investigadora postdoctoral en el Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente de Penn en la Escuela de Artes y Ciencias, dirigió el trabajo, que utilizó un conjunto de técnicas para examinar una fulgurita, una fina capa de vidrio que se forma en la superficie deroca cuando cae un rayo. Entre otros hallazgos, el estudio descubrió que, basándose en el material cristalino de la muestra, la temperatura mínima a la que se formó la fulgurita fue de aproximadamente 1.700 grados centígrados.
"La gente ha estado utilizando enfoques morfológicos y químicos para estudiar fulguritas de roca, pero esta fue la primera vez que se clasificó una fulgurita de roca desde un punto de vista mineralógico", dijo Elmi. "Pude adaptar un enfoque que heutilizado antes para estudiar los efectos del impacto de meteoritos en rocas y sedimentos para analizar una pequeña cantidad de material con el fin de comprender las transiciones de fase que ocurren cuando un rayo golpea una roca ".
Elmi colaboró en el trabajo con el autor principal Reto Gieré, profesor y presidente del Departamento de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente, junto con Jiangzhi Chen, investigador postdoctoral del departamento, y David Goldsby, profesor asociado.
Su artículo será publicado en la revista Mineralogista estadounidense .
En un estudio publicado el año pasado, Gieré caracterizó una fulgurita de roca encontrada en el sur de Francia, descubriendo que el rayo que la golpeó transformó la capa de roca debajo de la fulgurita en el nivel atómico, produciendo estructuras reveladoras llamadas laminillas de choque.
El equipo quería seguir una línea de estudio diferente en el nuevo trabajo.
"En este caso", dijo Gieré, "en su lugar, queríamos estudiar la capa de vidrio con más detalle para descubrir qué nos podían decir los minerales presentes sobre la temperatura de los rayos".
Para hacerlo, Elmi realizó un análisis de difracción de rayos X, que recopila información sobre la forma en que los rayos X interactúan con los materiales cristalinos para inferir el contenido mineral de una muestra dada. Sin embargo, el desafío en este caso fue queEl análisis típico de difracción de rayos X requiere aproximadamente un gramo de material, y la cantidad de fulgurita de 10 micrómetros de espesor no fue tan sustancial.
Para adaptar la técnica a una cantidad menor de muestra, Elmi colocó el material en un tubo capilar estrecho y giratorio y ajustó la óptica de difracción para alinear, concentrar y dirigir el haz de rayos X hacia la muestra. El análisis de la fulgurita revelóla presencia de vidrio y cristobalita, un mineral con la misma composición química de cuarzo pero que posee una estructura cristalina distinta. La cristobalita solo se forma a temperaturas muy altas, y el vidrio indicó que la capa superior de granito se derritió durante el rayo.el análisis le permitió cuantificar el vidrio y los minerales residuales en una fulgurita de roca por primera vez.
"Estas dos firmas indican un sistema que recibió una descarga de alta temperatura", dijo Elmi. "Este análisis también indica la temperatura mínima que debe crear el vidrio porque la cristobalita se forma alrededor de 1.700 grados Celsius, por lo que sabe que esta temperatura se alcanzócuando el rayo golpeó la roca "
La temperatura medida de los rayos en el aire es, de hecho, mucho más alta, medida a alrededor de 30,000 grados Celsius, pero este análisis indica que la roca misma se elevó de la temperatura ambiente a al menos 1,700 Celsius.
El equipo realizó análisis adicionales en la muestra de fulgurita. Encontraron material orgánico en la muestra, lo que indica que el rayo quemó liquen o musgo que crecía en la superficie de la roca y luego lo atrapó dentro del material.
"Este es un evento extremadamente rápido", dijo Gieré. "La roca se calienta muy rápido y también se enfría muy rápido. Eso atrapa gases en el vidrio y algunos de estos gases se formaron por la combustión de material orgánico".
En futuros estudios, el equipo espera desarrollar un modelo completo de lo que le sucede a las rocas durante un rayo, incorporando observaciones químicas, físicas, biológicas y mineralógicas. Señalan que las personas como Franklin que experimentan casi accidentes con los rayos son realmente afortunados.
"Es sorprendente que un rayo pueda fundir granito y cambiar completamente su estructura, aunque algunas personas sobreviven a los rayos", dijo Gieré.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :