Радикально новый космический металл может решить нашу редкую проблему

Мощные магниты, созданные из того же металла, что и метеориты, могут совершить революцию в современных технологиях.

Днем 27 июня 1966 года над городом Сен-Северен на юго-западе Франции внезапно раздался шум, похожий на звук самолета, преодолевшего звуковой барьер. Жители вспоминали «взрывы и свистящие звуки», когда источником шума был метеорит, пронесшийся по небу. Вскоре гигантский космический камень, тускло-серый и весом 250 фунтов, врезался в землю, уткнувшись в почву местной пешеходной дорожки. Он оставил после себя кратер глубиной около двух футов и шириной два с половиной фута. Два дня спустя прибыла группа из Национального музея естественной истории Франции, чтобы взять несколько небольших образцов камня.

Метеориты, подобные тому тяжелому, что врезался в Сен-Северен, могут содержать драгоценные металлы и обломки из самых дальних уголков нашей галактики — геологические подсказки о том, как сформировалась наша собственная планета. Тысячи лет назад ранние общества ценили метеориты за их высокую концентрацию никеля и железа, образовавшихся в течение миллионов лет, когда камни падали через Солнечную систему. Цивилизации еще в 2500 году до нашей эры использовали космические металлы для изготовления инструментов и оружия. Древние египтяне называли метеоритный металл «железом с неба», и, пожалуй, самым известным примером является железный кинжал длиной 13 дюймов, похороненный вместе с египетским фараоном Тутанхамоном в 1350 году до нашей эры.

Однако метеорит, приземлившийся во Франции, содержал в себе кое-что, возможно, даже более ценное. Геологи, исследовавшие эти образцы более 20 лет спустя, сделали захватывающее открытие: шар космической породы, упавший на Сен-Северен, содержал небольшое количество редкого металла, известного как тетратенит, который был обнаружен лишь недавно. Образец, извлеченный из метеорита, имел диаметр около 40 микрометров, то есть всего лишь ширину человеческого волоса, но металл мог бы произвести революцию в мировом производстве электроники — от iPhone до истребителей.

Название металла происходит от его формы и состава: Тетратаэнит имеет тетрагональную структуру, состоящую из тэнита, сплава, образующегося при соединении никеля с железом. Он похож на редкоземельные металлы, необходимые для производства сильных магнитов, которые питают многие современные потребительские устройства, аккумуляторы для электромобилей, военное оружие и оборудование, необходимое для инфраструктуры возобновляемых источников энергии.

«Редкоземельные элементы проникают в жизненно важные сегменты промышленности и технологий», — говорит Ариэль Коэн, старший научный сотрудник Атлантического совета. «Они являются ключевыми компонентами вычислений, а также всех новых технологий, которые способствуют или поддерживают энергетический переход».

Но добыча этих металлов происходит лишь в нескольких точках мира. Работа сложная, опасная и экологически рискованная. А страна, которая контролирует 70 процентов мирового производства, Китай, пригрозила ограничить поставки редкоземельных металлов во время торговых и военных переговоров с США и другими странами. Несмотря на свои огромные перспективы, тетратенит считался слишком необычным, чтобы быть полезным, поскольку он встречается исключительно в метеоритах. До прошлого года, то есть.

Осенью 2022 года Линдси Грир, доктор философии, профессор материаловедения Кембриджского университета, Англия, и несколько коллег объявили, что они синтезировали тетратенит, нагревая обычно встречающиеся минералы выше их температуры плавления (около 2630 градусов по Фаренгейту), чтобы создать некогда - неуловимый металл. Лабораторная версия обладает магнитными свойствами, которые соблазнительно близки к редкоземельным минералам, таким как неодим, празеодим и диспрозий. Магнитный тетратенит может занять их место, обеспечивая питанием бесчисленное количество устройств на десятилетия вперед.

Открытие Грира произошло в решающий момент. Спрос на продукты, содержащие редкоземельные элементы, только растет, что делает группу из 17 металлических элементов одними из самых востребованных ресурсов на планете. По данным Министерства энергетики США, мировой спрос на редкоземельные элементы, как ожидается, увеличится на 400 процентов в течение следующих нескольких десятилетий.