p Coesita é um polimorfo de sílica que só se forma sob pressão extremamente alta - 10, 000 vezes mais, na média, do que a pressão atmosférica normal. A presença de coesita indica que o material foi empurrado para cima através da crosta terrestre a partir do manto, ou que um cometa, meteoro ou meteorito atingiu o local. Coesite também pode ser criado em explosões nucleares. p O mecanismo pelo qual a sílica (SiO2) é transformada em coesita é pouco conhecido pela comunidade científica. Já foi elucidado por simulação computacional atomística em estudo realizado por pesquisadores filiados à Universidade de São Paulo (USP) no Brasil, a Academia Chinesa de Ciências em Hefei, China, e o Centro Internacional Abdus Salam de Física Teórica em Trieste, Itália.

p O artigo, "Múltiplas vias na transição de fase induzida por pressão de coesita, "foi publicado em Anais da Academia Nacional de Ciências ( PNAS )

p "Coesita é dióxido de silício. Sua composição química é a mesma do quartzo. A diferença é que a alta pressão destrói a estrutura cristalina característica do quartzo e comprime os átomos de silício e oxigênio em um sistema amorfo. O resultado é um vidro de alta densidade. Uma vez que a pressão ultrapassou um certo limite, o processo de amorfização torna-se irreversível e o material não pode mais retornar à configuração cristalina, disse Caetano Rodrigues Miranda, professora titular do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP) e autora principal do artigo.

p Existem aplicações comerciais das descobertas, Mas para agora, o principal interesse é usá-los como marcadores de cenários de alta pressão. "Coesite é a 'assinatura' característica desses cenários, "disse Miranda.

p No estudo, os pesquisadores resolveram divergências que existiam no que diz respeito à transformação de coesita em outras fases (uma fase octaédrica de alta pressão, coesite-II e coesite-III) e chegaram a um modelo consistente com os dados observacionais. Eles também descreveram os mecanismos moleculares associados a essas transformações. "Seria muito difícil reproduzir em laboratório as condições de alta pressão encontradas no manto da Terra, "Miranda disse." Usamos uma simulação de computador, descrevendo as interações entre os átomos da forma mais realista possível, e mapeamento, passo a passo, as transformações resultantes das mudanças de pressão. "

p A melhor maneira de acompanhar essa evolução é por meio do efeito Raman, observada experimentalmente em 1928 pelo físico indiano Chandrasekhara Venkata Raman (1888-1970). O efeito Raman está relacionado ao espalhamento inelástico da luz pela matéria. Quando uma amostra é excitada por um pulso de laser, a maioria dos fótons são espalhados elasticamente, ou seja, na mesma frequência que os fótons incidentes, pelas moléculas ou átomos do material. Contudo, uma pequena porção dos fótons se espalha inelasticamente, geralmente em uma frequência mais baixa. A análise desse espalhamento inelástico por meio da espectroscopia Raman determina a composição e a estrutura do material. "Pode-se dizer que fornece a impressão digital do material, "Miranda disse.

p Os pesquisadores realizaram simulações de dinâmica molecular do espectro Raman para as diferentes estruturas de coesita sob várias pressões. Eles obtiveram correlações entre a estrutura do material e a pressão externa, mapeando passo a passo os múltiplos caminhos na transformação do coesito até que esteja completamente amorfizado, ou aqueles nas fases cristalinas de sílica sob alta pressão.

p "Cada estrutura exibe um padrão muito característico no espectro Raman, "Miranda disse." À medida que a estrutura muda devido à variação de pressão, esse padrão também muda. E isso nos permite saber quais estruturas estão presentes e como se transformam sob pressão. A comparação com resultados experimentais valida o modelo adotado.

p "Comprimentos e ângulos de ligação, bem como modos vibracionais atômicos, são variáveis ​​fornecidas pelo procedimento. Embora seja uma estrutura amorfa e tenha uma configuração muito menos regular do que o quartzo, por exemplo, que é cristalino, coesite tem uma impressão digital característica na espectroscopia Raman.

p "Em um cristal, as distâncias entre os átomos da rede e os ângulos formados pelos segmentos que ligam os diferentes átomos são sempre os mesmos. Isso produz um pico claramente definido no espectrograma. À medida que o material se amorfiza, o pico se transforma em um planalto alongado. "

p Um interessante estudo realizado por Miranda em paralelo consistiu na "sonificação" dos dados espectrais coletados. Nesse caso, a "sonificação" implicava a conversão das altas frequências características da luz em baixas frequências típicas do som. "A sonificação permite que você use a audição em vez da visão para analisar dados. Do ponto de vista científico, a vantagem deste procedimento é que quando você ouve sons, você pode identificar pequenas variações ou dados mais complexos com mais precisão. Eles são mais fáceis de ouvir do que ver. Além disso, há uma vantagem do ponto de vista artístico:a música pode ser composta a partir dos fragmentos sonoros obtidos. Portanto, uma ponte pode ser construída entre a ciência e a arte, "Disse Miranda (clique para ouvir o áudio).

p A descoberta de coesita na cratera Chicxulub sob a Península de Yucatan, no México, foi uma evidência significativa de que essa formação geológica resultou do impacto de um cometa ou grande asteróide. A cratera circular tem um diâmetro de mais de 180 km, e está enterrado bem abaixo da superfície da península. Foi descoberto no final dos anos 1970 por Antonio Camargo (México) e Glen Penfield (Estados Unidos), geofísicos que prospectavam petróleo. Em 1990, Penfield obteve amostras de rocha formadas sob alta pressão que sugeriam que se tratava de uma característica de impacto.

p Em 2016, cientistas perfuraram centenas de metros abaixo do fundo do oceano no anel do pico da cratera, obtenção de amostras de coesito e outras rochas, e quase encerrou o debate, fornecendo evidências robustas de que era de fato uma cratera de impacto.

p O impacto que produziu a cratera foi dois milhões de vezes mais poderoso do que o maior dispositivo nuclear já testado, uma bomba de hidrogênio de 58 megatons conhecida como Tsar Bomba, detonado pela União Soviética em 1961.

p A data do impacto, estimado em pouco menos de 66 milhões de anos atrás, converge com a hipótese de que a perturbação climática mundial neste período causou um evento de extinção em massa no qual 75 por cento das espécies vegetais e animais da Terra repentinamente se extinguiram, incluindo todos os dinossauros não aviários. O impacto teria causado um mega tsunami e uma onda de choque colossal, seguido por terremotos, erupções vulcânicas, incêndios florestais e outros fenômenos em escala global, incluindo uma nuvem de poeira e aerossóis cobrindo todo o planeta por mais de uma década.