科学家们刚刚对地球上最稀有的结构之一的形成过程做出了解释，令人头晕目眩。
天然准晶体极其稀有，自 1982 年首次提出其存在以来，仅在一个地方发现过。在一颗俄罗斯陨石中发现的准晶体具有无人能解释的“不可能的对称性”，发现它们的科学家因此丢掉了饭碗。
现在，科学家们对为什么这些东西如此罕见有了一个解释：准晶体似乎来自外太空，那里的条件和它们的原子结构一样奇怪。
“如果你在研究之前打电话给我并询问这是否有效，我会说‘不可能’，”加州大学戴维斯分校的行星碰撞专家莎拉·斯图尔特审阅了这篇论文，告诉 Phys.org 的罗伯特·珀金斯。 “令人震惊的是，他们如此轻松地做到了。大自然太疯狂了。”
晶体是自然界最令人惊叹的形态之一，而且它们非常容易理解——它们由原子组成，原子以近乎完美的对称排列，形成微小的对称奇观，如雪花、钻石和食盐。
其他类型的结构包括多晶体，例如大多数金属、岩石和冰，以及无定形固体，包括玻璃、蜡和许多塑料。
与有序和周期性且具有完美定义的几何结构的晶体不同，多晶和非晶结构是无序和随机的，这赋予它们与如何响应热和压力等事物有关的独特物理特性。
早在 1982 年，以色列化学家丹尼尔谢赫特曼提出存在另一种类型的原子结构，他在实验室创建的合成材料样本中发现了这种结构。
这些结构被称为准晶体，由一种奇怪的半有序形式的物质组成，其原子结构在任何地方都看不到重复的图案。 他的发现是如此奇怪据报道他告诉自己，“Eyn chaya kao”，希伯来语翻译为“不可能有这样的生物”。
谢赫特曼因其麻烦而获得 2011 年诺贝尔化学奖，但在此之前，他因敢于提出像半有序结构这样荒谬的东西而被他的实验室嘲笑，并被他的同行嘲笑了几十年。
科学可能是野蛮的。
“第一个样本是在 1982 年制作的，它的可能性如此之小，以至于最终的诺贝尔奖获得者谢赫特曼受到了嘲笑，并最终被要求离开他的实验室，”纳迪亚·德雷克报道有线。
“然后，多年来，没有人相信准晶体可能存在于实验室之外的任何地方——组装这种奇怪的准周期性结构实在是太棘手了，需要精确的温度和包括真空和氩气气氛在内的奇怪条件。”
快进到 2007 年，准晶体的故事变得更加奇怪。
普林斯顿大学的物理学家保罗·斯坦哈特和意大利佛罗伦萨大学的地质学家卢卡·宾迪于 20 世纪 70 年代末破解了在俄罗斯东部科里亚克山脉发现的一块陨石，并发现了第一个自然形成的准晶体的例子。
“宾迪和斯坦哈特最终在 2012 年证明，岩石内部的准晶体是在太空中锻造的，是天体物理过程的自然结果，而不是陆地熔炉的产物或岩石与地球碰撞的结果，”德雷克说。
2015 年，在同一块陨石中发现了另一种准晶体，但这仍然是唯一已知的天然来源。
大约100种不同类型实验室已经制造出大量准晶体，它们已被用于从不粘炊具、LED 灯到手术器械的各种领域，但科学家们一直在努力缩小自然产生准晶体的起源范围。 现在我们终于接近了。
一篇新论文以宾迪和斯坦哈特的发现为基础，准确指出了这些准晶体在太空中可能起源的位置。
由加州理工学院地球化学家保罗·阿西莫领导的研究小组提出，我们所知道的唯一天然准晶体是由宇宙中的碰撞形成的。带 - 位于行星之间的不规则形状的小行星或小行星的浮动盘和轨道 - 在作为陨石坠落到地球之前。
准晶体之所以不可能出现，是因为完美的对称性遵循一套非常严格的规则（或者我们是这么认为的）。 在它们的存在被证实之前，科学家们假设，对于一个以重复、对称结构生长的结构，它可以表现出四种旋转对称类型之一：两倍、三倍、四倍或六倍。
“这个数字是指一个物体在绕轴旋转 360 度的整个过程中看起来完全相同的次数。例如，具有双重对称性的物体，每 180 度出现两次相同的物体；具有 3 个对称性的物体，每 180 度出现一次相同的物体。 - 重对称性出现相同的三次，或每 120 度；并且具有四重对称性的物体出现相同的四次，或每 90 度。”
准晶体打破了这一规则，因为它们具有具有五重旋转对称性的类晶体结构。 “晶体学规则自 1820 年以来就已存在，”阿西莫告诉 Gizmodo 的 Jennifer Ouellette。 “所以当他们被发现时，他们完全出乎意料。”
阿西莫假设这种奇怪的结构是大规模宇宙碰撞的结果，因为他注意到陨石准晶体内的铁金属珠的纹理与他在之前的冲击压缩实验中看到的相似，该实验涉及向各种材料发射弹丸以观察他们如何回应。
对陨石微观结构的分析表明，这次碰撞发生在它撞击地球之前，而哈蒂尔卡陨石撞击地球的事实使其更有可能起源于外太空。陨石含有金属铜铝合金，目前尚未发现地球上还有什么地方。
阿西莫的团队对陨石矿物碎片（包括金属铜铝合金样本）进行了新的冲击压缩实验，用每秒近 1 公里的射弹对其进行爆炸。
“撞击将夹在中间的元素粉碎在一起，并在几个地方产生了微观准晶体，”帕金斯报告。
“我们知道卡特尔卡陨石受到了震惊，”阿西莫告诉他。“现在我们知道，当你冲击陨石中可用的起始材料时，你会得到准晶体。”
结果发表于美国国家科学院院刊,加强了阿西莫的假设，即小行星之间的碰撞（很可能是在繁忙的小行星带中）导致陨石内部形成了准晶体。 现在他计划将不同类型的矿物碰撞在一起，看看除了铜铝合金之外的东西是否可以产生天然准晶体。
“它解释了制造天然准晶体的机制，以及为什么我们没有发现其他准晶体，”阿西莫告诉 Gizmodo。 “我们有独特的起始材料，也有独特的环境。现在最大的谜团是为什么那块陨石中最初含有铜铝合金。”
