کاماسیت
کاماسیت آلیاژی از آهن و نیکل است که در زمین فقط در شهاب سنگ‌ها یافت می‌شود. در این آلیاژ نسبت آهن: نیکل بین ۱۰:۹۰ و ۵:۹۵ می‌باشد و ممکن است مقادیر کمی از عناصر دیگر مانند کبالت یا کربن نیز در آن یافت شوند. این کانی دارای درخشندگی فلزی بوده و خاکستری رنگ است و ساختار بلوری آن ایزومتریک-هگزوکتاهدرال است. چگالی آن در حدود ۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب بوده و سختی آن در مقیاس سختی موس ۴ می‌باشد. این آلیاز گاهی اوقات بالکنیزن نیز نامیده می‌شود.
این نام در سال ۱۸۶۱ ابداع شده و از ریشه یونانی καμακ ("kamak") یا κάμαξ ("kamaks") به معنای قطب انگور گرفته شده‌است. این آلیاژ ماده اصلی تشکیل دهنده شهاب سنگ‌های آهنی (از نوع هشت وجهی و هگزادریتی) است که در نوع هشت وجهی آن، نوارهایی درهم آمیخته با تانیت و تشکیل الگوهای ویدمن‌اشتاتن یافت می‌شود. در هگزادریت‌ها، خطوط موازی ظریفی به نام خطوط نویمان اغلب دیده می‌شود که شواهدی برای تغییر شکل ساختاری صفحات کاماسیت مجاور به دلیل ضربه ناشی از ضربه است.
گاهی اوقات کاماسیت را به قدری مخلوط شده با تانیت می‌توان یافت که تشخیص بصری آنها دشوار بوده و پلسیت را تشکیل می‌دهد. بزرگترین کریستال کاماسیت ثبت شده اندازه ای با ابعاد ۹۲×۵۴×۲۳ سانتی‌متر داشته‌است. کاماسیت دارای خواص فیزیکی منحصر به فرد بسیاری از جمله ساختار تامسون و چگالی بسیار بالا است.
کاماسیت مات بوده و در سطح آن معمولاً سایه های مختلفی از رگه های خاکستری یا الگوهای "لحافی" نقش بسته است. کاماسیت درخشندگی فلزی دارد. کاماسیت بر اساس میزان ضربه ای که متحمل شده است می‌تواند از نظر سختی متفاوت باشد، اما معمولاً سختی آن در مقیاس سختی موس ۴ می‌باشد. شوک، سختی کاماسیت را افزایش می‌دهد ولی با بررسی سختی کاماسیت نمی‌توان به صورت 100% به تاریخچه شوک پی برد. زیرا دلایل بی‌شماری دیگر وجود دارد که باعث افزایش سختی کاماسیت می‌شوند.
چگالی اندازه گیری شده برای کاماسیت، 7.9 گرم بر سانتی متر مکعب است. هیچ صفحه شکافی در کاماسیت وجود ندارد که باعث شکستگی هکری شود. کاماسیت مغناطیسی و ایزومتریک است و همین باعث می‌شود به صورت ایزومتریک نوری رفتار کند.
تانیت حاوی نیکل بیشتری (12 تا 45 درصد وزنی Ni) نسبت به کاماسیت (که 5 تا 12 درصد وزنی Ni) است. افزایش محتوای نیکل باعث می شود تانیت ساختار FCC داشته باشد، در حالی که میزان آهن بیشتر کاماسیت باعث می شود ساختار BCC داشته باشد. این تفاوت ناشی از نیکل و آهن است که اندازه مشابهی دارند اما برهمکنش های مغناطیسی و کوانتومی بین اتمی آنها متفاوت است.
در آزمایش های پودر اشعه ایکس و زیر میکروسکوپ شواهدی از فاز چهار ضلعی مشاهد شد. هنگام آزمایش دو شهاب‌سنگ، مقادیر D-value که می‌توان آن را «بر اساس سلول واحد چهارضلعی شاخص‌گذاری کرد، اما نه بر اساس یک سلول واحد مکعبی یا شش ضلعی» . حدس زده می‌شود که e-iron، یک چند شکلی شش ضلعی از آهن، باشد.
ساختارهای تامسون که معمولاً به آنها الگوهای ویدمن‌اشتاتن گفته می شود، بافت هایی هستند که اغلب در شهاب سنگ هایی که حاوی کاماسیت هستند دیده می‌شوند. اینها نوارهایی هستند که معمولاً بین کاماسیت و تانیت متناوب هستند. جی. تامسون در سال 1804 پس از تمیز کردن یک نمونه با اسید نیتریک به این ساختارها برخورد کرد و متوجه الگوهای هندسی شد. او مشاهدات خود را در یک مجله فرانسوی منتشر کرد، اما به دلیل جنگ های ناپلئونی، دانشمندان انگلیسی که بیشتر تحقیقات شهاب سنگ آن زمان را انجام می دادند، هرگز آثار او را ندیدند. چهار سال پس از آن، در سال 1808 همان الگوها توسط کنت آلویس فون بکه ویدمانشتتن که در حال گرم کردن شهاب‌سنگ‌های آهنی بود، کشف شد که متوجه الگوهای هندسی ناشی از نرخ‌های متفاوت اکسیداسیون کاماسیت و تانیت شد. ویدمنشتاتن در مکاتباتی با بسیاری از همکارانش در مورد این الگوها سخن گفته که در بیشتر ادبیات ها از آنها به عنوان الگوهای ویدمانشتاتن یاد می شود.
ساختارهای تامسون یا الگوهای ویدمن‌اشتاتن با سرد شدن شهاب سنگ ایجاد می شوند. در دماهای بالا، هم آهن و هم نیکل دارای دارای ساختار کریستالی FCC هستند. تشکیل شهاب سنگ به صورت تانیت کاملا مذاب (بیشتر از 1500 درجه سانتیگراد) شروع شده و با سرد شدن از 723 درجه سانتیگراد، فاز اولیه اولیه آلیاژ به تانیت تبدیل می شود و کاماسیت شروع به رسوب می کند. در مرحله است که شهاب‌سنگ در دمای زیر 723 درجه سانتیگراد سرد می‌شود و ساختارهای تامسون تشکیل شده و می‌توانند تا حد زیادی تحت تأثیر دما، فشار و ترکیب شهاب‌سنگ قرار بگیرند.
کاماسیت مات بوده و فقط در میکروسکوپ نوری بازتابی قابل مشاهده است. همچنین ایزومتریک است. بنابراین رفتار همسانگرد دارد.
هنگامی که شهاب سنگ در دمای زیر 750 درجه سانتیگراد سرد می شود، تغییر فاز آهن به فاز کاماسیت سبب بروز مغناطیسی می‌شود. در طول این سرد شدن، شهاب سنگ خواص مغناطش حرارتی غیر معمول پیدا می‌کند. خواص مغناطیسی مواد معدنی آهنی ای که تحت مغناطش حرارتی در پوسته زمین بدست می‌آید بیشتر از حالتی است که در شرایط برابر در دمای اتاق حاصل می‌شود. این روش یک مغناطش حرارتی غیر متعارف است زیرا به نظر می رسد به دلیل یک فرآیند شیمیایی باقیمانده است که با سرد شدن تانیت به کاماسیت القا می شود. چیزی که این موضوع را به ویژه جالب می کند این است که نشان داده شده است که در تمام میدان های مغناطیسی کندریت های معمولی صدق کرده و نشان داده شده است به اندازه 0.4Os قدرت دارند.
کاماسیت یک کانی ایزومتریک با سلول BCC است. کاماسیت معمولا در بلورهای بزرگ یافت نمی‌شود. با این حال، بزرگ‌ترین کریستال کاماسیت که به‌طور غیرعادی بزرگ‌ترین آن‌ها کشف و ثبت شده بود، اندازه‌ای 92×54×23 سانتی‌متر داشت. حتی با وجود کریستال های بزرگ که بسیار نادر هستند، درک کریستالوگرافی بسیار مهم است به گونه ای که نقش مهمی در شکل گیری ساختارهای تامسون ایفا می کند.
کاماسیت کریستال های ایزومتریک و شش وجهی را تشکیل می دهد که باعث می شود کریستال ها دارای عناصر تقارن زیادی باشند. کاماسیت در نماد هرمن ماگوین در کلاس 4/m32/m قرار می‌گیرد، به این معنی که دارای سه محور چهارگانه، چهار محور سه‌گانه، و شش محور دوگانه و نه صفحه آینه‌ای است. کاماسیت دارای یک گروه فضایی F m3m است.
کاماسیت از واحد تکرار شونده α-(Fe, Ni) تشکیل شده است. Fe0+0.9Ni0.1 که ابعاد سلول a = 8.603، Z = 54 را تشکیل می دهد. V = 636.72. برهمکنش‌های مغناطیسی و کوانتومی بین اتمی اتم‌های آهن که با یکدیگر برهم‌کنش می‌کنند باعث می‌شود کاماسیت ساختار BCC داشته باشد.
شهاب‌سنگ‌های کاماسیت در تمام قاره‌های زمین و همچنین در مریخ یافت شده‌اند.
کاماسیت عمدتاً با شهاب‌سنگ‌ها مرتبط است، زیرا به دمای بالا، فشار کم و تعداد کمی از عناصر واکنش‌پذیر دیگر مانند اکسیژن نیاز دارد. شهاب سنگ های کندریتی را می توان بر اساس کندرول های موجود به گروه هایی تقسیم کرد. سه نوع عمده وجود دارد: کندریت های انستاتیت، کندریت های کربن دار و کندریت های معمولی. کندریت‌های معمولی فراوان‌ترین نوع شهاب‌سنگ‌هایی هستند که روی زمین یافت می‌شوند و 85 درصد از کل شهاب‌سنگ‌های ثبت‌شده را تشکیل می‌دهند. گمان می‌رود کندریت‌های معمولی همگی از سه منبع مختلف سرچشمه می‌گیرند، بنابراین در سه نوع LL، L، و H آمده‌اند. LL مخفف Low iron، Low metal بوده، L مخفف Low iron abundance و H مخفف High iron content می‌باشد. همه کندریت‌های معمولی حاوی کاماسیت هستند که با حرکت از کندریت‌های H به LL، فراوانی آنها کاهش می‌یابد. کاماسیت همچنین در بسیاری از شهاب‌سنگ‌های کمتر رایج مزوسایدریت و کندریت E نیز یافت می‌شود. کندریت های E، کندریت هایی هستند که عمدتاً از انستاتیت ساخته شده اند و تنها 2 درصد از شهاب سنگ هایی را تشکیل می دهند که بر روی زمین می‌افتند. کندریت های E دارای منبع سنگ کاملاً متفاوتی نسبت به کندریت های معمولی هستند. در تجزیه و تحلیل کاماسیت در کندریت های E، مشخص شد که آنها معمولاً حاوی نیکل کمتری نسبت به میانگین هستند.
از آنجایی که کاماسیت فقط در فضا تشکیل می شود و فقط در زمین در شهاب سنگ ها یافت می شود، در زمین فراوانی بسیار کمی دارد. تعیین فراوانی آن در خارج از منظومه شمسی دشوار است. آهن، جزء اصلی کاماسیت، ششمین عنصر فراوان در کیهان می‌باشد.
تانیت و توچیلینیت مواد معدنی هستند که معمولاً با کاماسیت مرتبط هستند
کاماسیت در دهانه شهاب سنگ آریزونا یافت و مورد مطالعه قرار گرفته است. دهانه شهاب سنگ اولین مکان تایید شده برخورد شهاب سنگ بر روی این سیاره بود و این پدیده تا دهه 1950 به طور جهانی به ناشناخته بود. در دهه 1960 سازمان زمین شناسی ایالات متحده کاماسیت را در نمونه های جمع آوری شده از اطراف سایت کشف کرد که این ماده معدنی را به شهاب سنگ ها مرتبط می‌کرد.
کاماسیت در درجه اول بر روی شهاب سنگ ها شکل می‌گیرد اما در اجرام فرازمینی مانند مریخ نیز یافت شده اند. این پدیده توسط کاونده مریخ (MER) کشف شد. کاماسیت از مریخ منشأ نگرفته است بلکه توسط یک شهاب سنگ در آنجا قرار گرفته است. این امر به ویژه مورد توجه بود. زیرا شهاب سنگ ها را در ذیل طبقه کمتر شناخته شده مزوسیدریت ها قرار می‌داد. مزوسیدریت ها در زمین بسیار نادر هستند و وجود آنها در مریخ سرنخ هایی از وجود صخره های بزرگتر سنگی به عنوان منشا آنها می دهد.
به دلیل نادر بودن و ظاهر کلی کسل کننده کاماسیت، در میان کلکسیونرهای خصوصی محبوبیتی ندارد. با این حال بسیاری از موزه ها و دانشگاه ها نمونه هایی از کاماسیت را در مجموعه خود دارند. معمولاً نمونه‌های کاماسیت با استفاده از پولیش و اسید برای نشان دادن ساختارهای تامسون تهیه می‌شوند. آماده‌سازی نمونه‌ها به وسیله شستن آنها در یک حلال صورت می‌گیرد، مانند کاری که تامسون با اسید نیتریک انجام داد تا ساختارهای تامسون را نشان دهد. سپس به شدت جلا داده می شوند تا براق به نظر برسند. به طور کلی کاماسیت را می توان به راحتی از تانیت جدا کرد زیرا پس از این فرآیند کاماسیت کمی تیره تر از تانیت به نظر می رسد.
کاماسیت و تانیت هر دو پتانسیل این را دارند که از نظر اقتصادی ارزشمند باشند. یکی از راهکارهای سودآور کردن استخراج سیارک ها، استفاده از عناصر نایاب آنها می‌باشد.
استخراج سیارک برای مصارف فضایی می تواند عملی تر باشد، زیرا حمل و نقل مواد از زمین پرهزینه است. مشابه برنامه های فعلی برای استفاده مجدد از ماژول های ایستگاه فضایی بین المللی در ماموریت های دیگر، می توان از یک شهاب سنگ آهنی برای ساخت فضاپیما در فضا استفاده کرد. ناسا طرح های اولیه ای را برای ساخت یک سفینه فضایی در فضا ارائه کرده است.