Vários minerais sofrem auto-irradiação radioativa e experimentam mudanças de longo prazo em suas propriedades. O mineral monazita se comporta como o queijo Camembert, no qual buracos são feitos:o dano da radiação existente cura a si mesmo. Uma equipe de pesquisa internacional liderada por Lutz Nasdala, Instituto de Mineralogia e Cristalografia, Universidade de Viena, conduziram um estudo de irradiação iônica que desvendou as causas da autocura da monazita. Os resultados foram publicados em Relatórios Científicos .

Na natureza, existem alguns minerais que incorporam urânio e tório em sua estrutura cristalina. Isso causa auto-irradiação radioativa que, ao longo de períodos geológicos de tempo, pode destruir o cristal e transformá-lo em uma forma vítrea. Já em 1893, o mineralogista e geólogo norueguês introduziu o termo "metamito" para descrever esse estado vítreo.

Minerais auto-irradiados estão atualmente no foco de pesquisas internacionais. Isso ocorre porque os danos da radiação estrutural podem afetar as propriedades físicas e químicas dos minerais. Compreender as causas dessas mudanças de propriedade é crucial para as ciências da Terra, como uma das técnicas mais importantes para determinar idades de minerais e rochas é baseada na decomposição radioativa do urânio. Em ciências dos materiais, os minerais radioativos são análogos das cerâmicas hospedeiras para a imobilização de rejeitos radioativos.

Monazite se cura

Não foi entendido porque alguns minerais (como o zircão, ZrSiO ₄ ) são frequentemente encontrados na natureza em um estado vitrificado por irradiação, enquanto outras espécies (como a monazita, CePO ₄ ) - apesar da auto-irradiação ainda maior - nunca se torna metamito, mas, em vez, são sempre observados em um estado moderadamente danificado pela radiação. Isso é explicado pela estabilidade insuficiente da estrutura da monazita, resultando na incapacidade de acumular danos ao longo de períodos geológicos de tempo. Lutz Nasdala elucida isso, muito simplificado, por comparação com o queijo:"É facilmente possível, usando um lápis, para fazer um buraco em um queijo Emmental duro ('estável'), ao passo que buracos produzidos de forma análoga em um queijo Camembert macio 'cicatrizariam' em nenhum momento. "

Os íons de hélio criam e curam os danos da radiação

Pensa-se que a autocura parcial da monazita não é causada apenas pela baixa estabilidade térmica deste mineral, mas também relacionado à ação de partículas alfa naturais (isto é, núcleos de hélio ricos em energia que são emitidos por um núcleo instável em um "evento de decaimento alfa"). O último, Contudo, estava em aparente contraste com a observação de que a monazita cristalina é propensa a danos por irradiação alfa.

No novo estudo, a equipe de pesquisa poderia desvendar as causas da autocura conduzindo experimentos de irradiação. Os íons de hélio com energias de milhões de elétron-volts (análogos das partículas alfa naturais) criam danos estruturais na monazita cristalina. Em contraste, os mesmos íons de hélio causam a recuperação estrutural da monazita danificada por radiação. Portanto, a monazita cristalina corresponderia ao queijo Emmental, enquanto a monazita danificada pela radiação se transforma em queijo Camembert.

Essa forte dependência das propriedades minerais em pequenas mudanças no estado estrutural nunca foi descrita antes. Uma consequência para a pesquisa em ciências da Terra é que os experimentos com sintéticos (isto é, monazita não danificada por radiação) pode produzir resultados que não são necessariamente relevantes para o comportamento deste mineral (sempre moderadamente danificado por radiação) no interior da Terra.