Вот почему драгоценные камни из аммолита имеют радужное мерцание

Красочность этих окаменелостей обусловлена толщиной кристаллов и расстоянием между ними

Аммолиты — это довольно удивительные окаменелости. В отличие от многих древних форм жизни, которые сохранились в тускло-коричневых и серых тонах, аммолиты переливаются, как радуга. Их яркие оттенки делают их ценными драгоценными камнями, часто используемыми в ювелирных изделиях. Но до сих пор оставалось загадкой, как образуются знаменитые цвета аммолитов.

Аммолит получают из окаменелых раковин аммонитов. Это вымершие кальмарообразные существа, которые плавали в морях, когда по Земле ходили динозавры. Ученые знали, что секрет необычности окаменелостей кроется где-то в слоях перламутра. Этот материал также известен как перламутр. Но не все окаменелости аммонита могут похвастаться яркими цветами. Как и раковины наутилуса или морского ушка, которые также содержат перламутр.

Чтобы выяснить, что скрывается за яркими оттенками аммолита, ученые исследовали кристаллические пластины, из которых состоит его перламутр. Они также изучили пластинки в других окаменелостях аммонитов. И они изучили эти кристаллические пластинки в раковинах наутилуса и морского ушка.В пластинках аммолита выделялись две особенности. Во-первых, толщина кристаллических слоев была одинаковой. Во-вторых, между этими пластинами были промежутки как раз нужной ширины. Только когда у перламутра появилось и то, и другое, появились характерные цвета аммолита.

Исследователи поделились этим открытием 30 октября в журнале Scientific Reports.

Под микроскопом

Хироаки Имаи был очарован аммолитом на выставке минералов в Токио. “Я подумал, что на нем может быть какое-то специальное покрытие”, — вспоминает этот ученый-материаловед. “Я был поражен, узнав, что это была сама найденная окаменелость”. Имаи работает в университете Кейо в Иокогаме, Япония.

Он является частью команды, которая изучала кусочки аммолита под электронным микроскопом. Драгоценные камни были найдены в формации Медвежья лапа в Альберте, Канада. Возраст найденных там окаменелостей составляет около 75 миллионов лет.Как выяснила его команда, кусочки аммолита с более тонкими кристаллическими пластинками отражают свет более коротких длин волн. Это придало драгоценным камням насыщенный синий оттенок. Изделия с более толстыми пластинами отражали более длинные волны света. Они окрасили эти изделия в насыщенный красный цвет.Команда также смогла увидеть, чем структура аммолита отличается от других, более тусклых перламутров. В аммолите кристаллические пластины были разделены тонкими воздушными прослойками. Ширина этих прослоек составляла около 4 нанометров, что примерно в два раза больше ширины молекулы ДНК. Органические (на основе углерода) материалы стерлись, и в окаменелостях остались эти промежутки. У морского ушка слои органического материала толщиной 11 нанометров все еще находились между его пластинками. А у более тусклого ископаемого аммонита с Мадагаскара пластины сомкнулись, не оставив зазоров.

Модели показали, почему 4-нанометровые зазоры были лучшим выбором для получения ярких, отчетливых цветов. Более плотно упакованные пластины не отражали столько света, сколько требовалось. Это приглушало их цвет. Более широко расположенные пластины отражали множество различных длин волн, что приводило к путанице.

Команда Имаи также обнаружила, что слои на одном куске аммолита, как правило, имели одинаковую толщину. Это помогло слоям отразить различные цвета света.

Перейдем к следующему сокровищу

Там может быть пара Имаи объясняет, почему только из некоторых окаменелостей аммонитов образуется аммолит-перламутр. Возможно, это связано с сохранением вида аммонита. Это также может зависеть от того, как образовались окаменелости.

Для своего следующего проекта его команда рассматривает другое сокровище: опалы. Эти кварцевые драгоценные камни образуются в результате выветривания горных пород. “Некоторые виды опала обладают яркими структурными цветами”, — говорит Имаи. Его команда хочет выяснить, определяет ли цвет этих драгоценных камней аналогичный набор правил.