Едскотит: минералът Fe₅C₂ от метеорита Уедърбърн

През 2019 г. Чи Ма (Chi Ma) от Калифорнийския технологичен институт и Алън Рубин (Alan Rubin) от Калифорнийския университет в Лос Анджелис описаха в „American Mineralogist“ нов минерал, наречен едскотит. Формулата му е Fe₅C₂: пет атома желязо на два атома въглерод. Намерен е в железния метеорит Уедърбърн от Виктория, Австралия. Минералът е нов, защото дотогава не е бил признат като природен, но структурата му съвпада със синтетичен карбид, добре известен на химиците.

Метеоритът

Уедърбърн е малък метеорит от желязо и никел и принадлежи към рядката подгрупа sLH на комплекса IAB. Според историческия обзор на Уилям Бърч (William Birch) от 2020 г. той е предаден като дарение на Mines Department (ведомството по мините) през 1950 г., а първото му описание е публикувано през 1953 г. от Остин Едуардс (Austin Edwards) в Proceedings of the Royal Society of Victoria. После парчета от него са изпратени в големи институции в Европа и Северна Америка, където са изследвани химичният му състав, минералите и микроструктурата. Одобряването на едскотита е причината за обзора на Бърч.

Ма и Рубин откриват в метеорита камасит (желязо с малко никел), тенит, шрайберсит, богат на никел, и малко кохенит. Едскотитът расте в камасита.

Как го определиха

Съставът е измерен с електронна микросонда. Средно е 87,01 % желязо, 4,37 % никел, 0,82 % кобалт и 7,90 % въглерод по маса, а сборът е 100,10 %. От това авторите изчисляват формулата (Fe₄,₇₃Ni₀,₂₃Co₀,₀₄)C₂,₀₀. Така част от желязото е заместена от никел и кобалт, а въглеродът е около два атома на формула.

Структурата е определена чрез дифракция на обратно разсеяни електрони (EBSD). Тя съвпада със структурата на синтетичния карбид на Хег (χ-Fe₅C₂) и принадлежи към пространствена група C2/c. Размерите на елементарната клетка са 1,157 × 0,457 × 0,506 нм, ъгълът β е 97,7°, а изчислената плътност е 7,62 г/см³. Ръкописът е получен на 6 май 2019 г., приет е на 4 юни, а статията е в септемврийския брой на списанието (том 104, с. 1351–1355). Минералът носи номер IMA 2018-086a.

Името е на Едуард Р. Д. Скот (Edward R. D. Scott), космохимик от Хавайския университет в Мано. През 1971 г. самият Скот съобщи в Nature Physical Science за друг карбид в железни метеорити, със състав (Fe,Ni)₂₃C₆.

Защо не е „невиждан“

Карбидът на Хег е известен като синтетичен материал. В статия в PNAS от 2024 г. авторите го описват като активна фаза в железните катализатори за синтеза на Фишер–Тропш. Чрез него от природен газ, въглища или биомаса се получават горива и химикали. Голият карбид се окислява във въздух, затова изследователите го обвиват в слой графен. Най-добрият им катализатор, χ-Fe₅C₂@Graphene, образува само 4,6 % CO₂ и 5,9 % CH₄ и достига въглеродна ефективност около 90 %. Тази работа е за лабораторен материал и не казва нищо за метеоритния минерал. Тя показва само, че същото вещество се изучава активно и извън геологията.

Как се е образувал

Подобно на кохенита и хаксонита, едскотитът расте в камасита. За разлика от тях обаче образува летви, вероятно заради много бързо нарастване, след като въглеродът е преминал границата си на разтворимост в желязото. Хаксонитът е типичен за богатите на никел метеорити от комплекса IAB, които съдържат карбиди, но в Уедърбърн липсва. Авторите допускат, че вместо него се е образувал едскотит, защото метеоритът съдържа по-малко въглерод и затова кристалите са растели при по-ниска температура.

Какво показват по-късните работи

През 2026 г. в „American Mineralogist“ екип с водещ автор Олег Верещагин (Oleg Vereshchagin) изследва хаксонита в метеорита Барбианело, богат на никел. Хаксонитът е вторият по разпространение карбид в метеоритите след кохенита и за разлика от кохенита няма синтетичен двойник. Авторите предполагат, че никелът стабилизира структурата му, което може да обясни защо е често срещан в метеорити с много никел. Така двата карбида се различават и по това, че едскотитът има синтетичен аналог, а хаксонитът няма.

Какво още може да се провери

В използваните публикации няма данни за други находища на едскотит. Остава открито дали минералът е специфичен за Уедърбърн, или се образува и в други железо-никелови метеорити с малко въглерод.