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Tafeliger Monazit auf einem Xenotimkristall © Martin Slama
Tafeliger Monazit auf einem Xenotimkristall © Martin Slama

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Warum sich manche Minerale wie Camembert verhalten

10.09.2020

Diese Meldung ist Teil einer wöchentlichen Zusammenfassung für den APA-Science-Newsletter Nr. 32/2020 und nicht zwingend tagesaktuell

Das Mineral Monazit verhält sich bei Schäden durch radioaktive Strahlung ähnlich wie Camembert, in den man Löcher bohrt: es heilt sich selbst - allerdings nur, wenn schon Strahlenschäden vorhanden sind. Warum das so ist, hat ein internationales Forschungsteam um Wiener Mineralogen in Bestrahlungsexperimenten herausgefunden. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal "Scientific Reports" veröffentlicht.

Zahlreiche Minerale bauen Uran und Thorium in ihre Kristallstruktur ein. Sie setzen sich damit selbst radioaktiver Strahlung aus, wodurch über Jahrmillionen hinweg ihre Kristallstruktur zerstört wird. Dadurch gelangen sie in einen glasartigen Zustand, der "metamikt" genannt wird.

Warum manche Minerale in der Natur häufig durch Selbstbestrahlung verglasen wie beispielsweise Zirkon und andere trotz deutlich höherer Selbstbestrahlung niemals "metamikt" werden, sondern stets nur moderat strahlengeschädigt sind wie etwa Monazit, war unklar. Bisher ging man davon aus, dass die Struktur von Monazit nicht stabil genug ist, dass sich die Strahlenschäden über geologische Zeiträume hinweg ansammeln. Studienautor Lutz Nasdala vom Institut für Mineralogie und Kristallographie der Universität Wien vergleicht das in einer Aussendung mit Käse: "Es ist möglich, mit einem Bleistift Löcher in einen harten Emmentaler Käse zu bohren, während Löcher in einem weichen Camembert schnell wieder 'ausheilen'."

Strahlengeschädigtes Monazit heilt aus

Die Wissenschafter zeigten nun in Bestrahlungsexperimenten mit hochenergetischen Helium-Ionen - analog zu den natürlichen Alpha-Partikeln, dass diese in kristallinem, also noch ungeschädigten Monazit Strahlenschäden verursachen. In bereits strahlengeschädigtem Monazit kommt es durch die Bestrahlung dagegen zum Ausheilen vorhandener Strahlenschäden.

Bisher sei noch nie eine so starke Abhängigkeit der Eigenschaften eines Minerals vom Grad seiner Strahlenschädigung beschrieben worden, betonen die Forscher. Für die Wissenschafter bedeutet das unter anderem, dass Experimente mit synthetischem - also nicht strahlengeschädigtem - Monazit nicht unbedingt zu Ergebnissen führen, die für das Verhalten dieses in der Natur immer leicht strahlengeschädigten Minerals relevant sind.

Service: http://dc.doi.org/10.1038/s41598-020-71451-7

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