Kvazikrystaly jsou pevné látky s vnitřním uspořádáním atomů, které vytváří vzor, v němž nelze najít pravidelně se opakující motiv, jako je to u všech běžných krystalů. Vyznačují se symetriemi, které jsou v mineralogii zapovězeny, například pětičetnou symetrií. Za objev těchto struktur i za souboj se zažitými představami, které kvazikrystaly kdysi vylučovaly, byl před třemi měsíci izraelský fyzikální chemik Daniel Shechtman oceněn Nobelovou cenou.
V podstatě všechny doposud známé kvazikrystaly jsou uměle připravené slitiny zejména hliníku s jinými kovy. Existuje však jediná výjimka – v roce 2009 se v časopisu Science objevil článek čtyřčlenného týmu, v němž trojici amerických vědců z Univerzity v Princetonu a Harvardovy university, kteří se zabývají výzkumem materiálů, jako první autor „velel“ Luca Bindi z Přírodopisného muzea ve Florencii.
Tento čtyřlístek zveřejnil výsledky výzkumu prvních drobných, přibližně 5 až 100mikrometrových zrníček kvazikrystalů přírodního kompozitu hliníku, mědi a železa Al63Cu24Fe13, které objevil ve vzorku horniny obsahující i jinou vzácnou „klasicky“ krystalickou formu přírodní „slitiny“ těchto kovů, v mineralogii označenou jako khatyrkit, neboli správněji podle ruské vesnice Хатырка, chatyrkit [(Cu,Zn)Al2], a také další podobný minerál cupalit [(Cu,Zn)Al]. Dva úlomky horniny s těmito minerály byly nalezeny před mnoha lety na jediné lokalitě, v jílovitých naplaveninách Listvenitového potoka (snad Modřínového potoka, protože лиственница je modřín), v Korjackém pohoří, v Čukotském autonomním okruhu na severovýchodě Ruska. Jeden horninový exemplář je uložen v Hornickém muzeu v Petrohradě a ten druhý ve zmíněném florentském Přírodopisném muzeu. A právě v tomto „italském“ vzorku byly identifikovány i sice titěrné, ale ne lidskou činností vytvořené kvazikrystaly.
Před dva a půl rokem si autoři kladli otázku, jak mohly tyto slitiny se zvláštní strukturou vzniknout, o jejich mimozemském původu ale neuvažovali. Ani v dalším článku, který vloni zveřejnili v časopisu American Mineralogist. A to navzdory tomu, že ve výčtu minerálů, které zkoumanou horninu tvoří, uvádějí i stišovit, což je druh křemene, jenž vzniká za vysokého tlaku (≥10 GPa) a teploty (≥ 1 500 K). Tento minerál v roce 1961 vytvořil uměle v laboratoři ruský fyzik Sergej Stišov. Až rok poté byl objeven i v přírodě, v jednom z impaktních kráterů. Nyní se terénní nález této tetragonální (čtverečné) vysokotlaké odrůdy běžného křemene (SiO2), jehož krystaly řadíme do trigonální (klencové) krystalografické soustavy, považuje za jeden z věrohodných důkazů dopadu meteoritu.
První letošní vydání známého amerického odborného časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences ale přináší další článek o stejném vzorku horniny a nových výsledcích podrobných analýz. Z původního čtyřčlenného autorského kolektivu jsou v jeho záhlaví uvedena jen tři jména, k nimž přibyla další čtyři. Patří americkým vědcům z Caltechu, Národního přírodopisného muzea ve Washingtonu a Princetonské univerzity. Již název práce: Důkaz mimozemského původu přírodního kvazikrystalu prozrazuje, že v průběhu několika posledních měsíců museli v tom podrobně zkoumaném kousku horniny vědci najít něco, co jim umožňuje tvrdit, že i ten jediný zatím v přírodě nalezený neantropogenní vzorek se zrníčky s kvazikrystalickou strukturou nevznikl na naší planetě. Tím zásadním objevem bylo jedno 50nanometrové, tedy 50 miliontin milimetru „velké“ zrno stišovitu, v němž moderní ostrozraké zobrazovací metody odhalily asi třínanometrovou uzavřeninu (inkluzi) vyplněnou kvazikrystalem Al63Cu24Fe13. To vedlo k předpokladu, že tento výjimečně vzácný minerál s unikátní vnitřní strukturou vznikl ještě před nebo v průběhu dopadu meteoritu. V těchto vesmírných poslech se běžně nacházejí produkty šokové metamorfózy - minerály pozměněné prudkým zvýšením tlaku a teploty.
Jak to ale rozlišit? Mnohé dosavadní studie prokázaly, že hodnoty poměrů jednotlivých izotopů kyslíku 18O∕16O a 17O∕16O se v pozemských minerálech (zkoumají se zejména některé oxidy a křemičitany z řady olivínů nebo pyroxenů) výrazně liší od jejich meteoritických ekvivalentů. Proto se v dalším kole výzkumu vědci soustředili na měření tohoto izotopového zastoupení v minerálních zrnech, které drobné kvazikrystaly v horninovém vzorku obklopují. Výsledky jednoznačně potvrdily jejich izotopovou příbuznost s materiálem uhlíkatých chondritů, což je typ meteoritů které pochází z dob vzniku Sluneční soustavy. Na základě toho lze předpokládat, že zatím jediná kvazikrystalická zrníčka, která se na zemském povrchu podařilo najít, spadla kdysi dávno z nebe. Další úvahy o tom, že vznikla ve srážce dvou těles, která byla součástí meziplanetárního smetí a že jejich věk je možná vyšší než stáří naší planety, patří do sice možného, ale jen stěží ověřitelného scénáře.
Studiu mimozemských kvazikrystalů se věnuje i časopis Nature v jenom ze svých krátkých popularizačních článků o novinkách z vědy. Autor Richard Van Noorden získal od Paula Steinhardta z Princeton University bližší zajímavé informace o historii nálezu. Steinhard se již léta zabývá hledáním kvazikrystalických struktur v přírodě a jeho pátrání nebylo odměněno úspěchem až do dne, kdy se s ním zkontaktoval zmíněný Luca Bindi z Přírodopisného muzea ve Florencii. Ten nadějný vzorek neobjevil při expedici do vzdálené nehostinné tundry severovýchodního Ruska, nýbrž v krabičce v muzejním depozitáři. Tento vzácný kousek horniny spolu s mnoha dalšími vzorky totiž florentské muzeum před více než dvaceti lety zakoupilo od soukromého sběratele z Amsterdamu. Ten dnes již nežije a tak ověřování původu nálezu z Korjackého pohoří bylo úkolem hodným Sherlocka Holmese. Ze sběratelových deníků, do nichž mohl Bindi se souhlasem vdovy nahlédnout, zjistil, že sběratel exemplář získal v Rumunsku, a že do pašování z Ruska byl zapojen i jeden z bývalých ruských tajných agentů. Bindi od něho získal další informace a pátrání nakonec potvrdilo, že zkoumaný kámen ve vzdálené Čukotce z jílovitého bahna vytáhl již v roce 1979 ruský vědec V. V. Krijačko. V oblasti nálezu strávil Steinhardt se svými kolegy tři týdny loňského léta hledáním dalších důkazů o vesmírném původu zkoumaného vzorku. Zatím ale žádné podrobnosti o výsledcích této expedice nezveřejnil. Zato si velice pochvaluje získané zkušenosti a nové vědomosti o Zemi, přírodě i historii Ruska. A poznání je to, co život vskutku obohacuje. Tento majetek nemusíte zamykat a střežit, pokud samozřejmě nejde o patent, a můžete ho rozdávat bez toho, aby vám z něho ubylo.
Zdroje: Science 2009, on-line dostupné články v American Mineralogist 2011, PNAS 2012, Nature