Monacita tabular sobre cristal xenotime. Königsalm cerca de Senftenberg, Baja Austria. Crédito:Martin Slama
Varios minerales sufren autoirradiación radiactiva y experimentan cambios a largo plazo en sus propiedades. El mineral monacita se comporta como queso camembert en el que se perforan agujeros:el daño por radiación existente se cura por sí mismo. Un equipo de investigación internacional dirigido por Lutz Nasdala, Instituto de Mineralogía y Cristalografía, Universidad de Viena, realizó un estudio de irradiación de iones que ha desentrañado las causas de la autocuración de la monacita. Los resultados fueron publicados en Informes científicos .
En la naturaleza hay bastantes minerales que incorporan uranio y torio en su estructura cristalina. Esto provoca una autoirradiación radiactiva que, durante períodos de tiempo geológicos, puede destruir el cristal y transformarlo en una forma vítrea. Ya en 1893, el mineralogista y geólogo noruego introdujo el término "metamict" para describir este estado vidrioso.
Los minerales autoirradiantes se encuentran actualmente en el centro de la investigación internacional. Esto se debe a que el daño por radiación estructural puede afectar las propiedades físicas y químicas de los minerales. Comprender las causas de estos cambios en las propiedades es crucial para las ciencias de la Tierra, como una de las técnicas más importantes para determinar las edades de minerales y rocas se basa en la desintegración radiactiva del uranio. En ciencias de los materiales, Los minerales radiactivos son análogos de las cerámicas huésped para la inmovilización de desechos radiactivos.
La monacita se cura a sí misma
No se entendió por qué algunos minerales (como el circón, ZrSiO 4 ) se encuentran a menudo en la naturaleza en un estado vitrificado por irradiación, mientras que otras especies (como la monacita, CePO 4 ), A pesar de una auto-irradiación aún mayor, nunca se convierta en metamict, pero, bastante, siempre se observan en un estado moderadamente dañado por radiación. Esto se explica por la estabilidad insuficiente de la estructura de la monacita, resultando en una incapacidad para acumular daño durante períodos geológicos de tiempo. Lutz Nasdala aclara esto, enormemente simplificado, en comparación con el queso:"Es fácilmente posible, usando un lápiz, hacer un agujero en un queso emmental duro ('estable'), mientras que los agujeros producidos de manera análoga en un queso camembert blando se 'curarían' en poco tiempo ".
Imagen de luz transmitida de un cristal de cordierita que contiene dos inclusiones de monacita. Las partículas alfa emitidas por los granos de monacita han creado daños por radiación en la cordierita circundante, visto por la coloración amarilla del defecto. Las propias monazitas muestran daños por radiación meramente moderados. Crédito:Lutz Nasdala
Los iones de helio crean y curan el daño por radiación
Se cree que la autocuración parcial de la monacita no solo se debe a la baja estabilidad térmica de este mineral, pero también relacionado con la acción de las partículas alfa naturales (es decir, núcleos de helio ricos en energía que son emitidos por un núcleo inestable en un "evento de desintegración alfa"). El último, sin embargo, fue en aparente contraste con la observación de que la monazita cristalina es propensa al daño por irradiación alfa.
En el nuevo estudio, el equipo de investigación pudo desentrañar las causas de la autocuración mediante la realización de experimentos de irradiación. Los iones de helio con energías de millones de electronvoltios (análogos de las partículas alfa naturales) crean daños estructurales en la monacita cristalina. A diferencia de, los mismos iones de helio provocan la recuperación estructural de la monacita dañada por radiación. Por tanto, la monacita cristalina correspondería al queso Emmentaler, mientras que la monacita dañada por radiación se convierte en queso camembert.
Nunca antes se había descrito una dependencia tan fuerte de las propiedades minerales en pequeños cambios en el estado estructural. Una consecuencia de la investigación de las ciencias de la Tierra es que los experimentos con sintéticos (es decir, La monacita no dañada por radiación) puede producir resultados que no son necesariamente relevantes para el comportamiento de este mineral (siempre moderadamente dañado por radiación) en el interior de la Tierra.
