كاماسيت

الكاماسيت معدن معتم، ويظهر سطحه عادةً بدرجات متفاوتة من الخطوط الرمادية، أو ما يُعرف بأنماط "الترقيع". يتميز الكاماسيت ببريق معدني. تتفاوت صلابة الكاماسيت تبعًا لمدى الصدمة التي تعرض لها، ولكنه يُصنف عادةً في المرتبة الرابعة على مقياس موس للصلابة. تزيد الصدمة من صلابة الكاماسيت، ولكن هذا ليس مؤشرًا دقيقًا بنسبة 100% لتحديد تاريخ الصدمات، إذ توجد أسباب أخرى عديدة قد تؤدي إلى زيادة صلابة الكاماسيت. ^{[ 7 ]}

تبلغ الكثافة المقاسة للكاماسيت 10 ...7.9 غ/سم³ ^.  يتميز الكاماسيت ببنية بلورية ضخمة، ولكن عادةً ما يصعب تمييز البلورات الفردية في الطبيعة. لا توجد مستويات انقسام في الكاماسيت، مما يجعله خشنًا عند الكسر. الكاماسيت مغناطيسي ومتساوي الأبعاد، مما يجعله يتصرف بصريًا بشكل متساوي الأبعاد.

يوجد الكاماسيت مع التاينيت ومنطقة مختلطة من الكاماسيت والتاينيت يشار إليها باسم البليسيت . ^{[ 8 ]}

يحتوي التاينايت على نسبة نيكل أعلى (من 12 إلى 45 %  وزناً  ) من الكاماسيت (الذي يحتوي على نسبة نيكل من 5 إلى 12  % وزناً  ). تؤدي زيادة نسبة النيكل إلى امتلاك التاينايت خلية وحدة مركزية الوجوه، بينما يؤدي ارتفاع نسبة الحديد في الكاماسيت إلى امتلاك خلية وحدة مركزية الجسم. ويعود هذا الاختلاف إلى تشابه حجم النيكل والحديد، لكنهما يختلفان في التفاعلات المغناطيسية والكمية بين الذرات. ^{[ 9 ]}

نمط ويدمانشتاتن ، الذي يُشار إليه أحيانًا بنمط طومسون ، هو نسيج يُشاهد غالبًا في النيازك التي تحتوي على الكاماسيت. وهو عبارة عن نطاقات تتناوب عادةً بين الكاماسيت والتانيت. في عام 1804، اكتشف ويليام طومسون هذه التراكيب عندما لاحظ أنماطًا هندسية غير متوقعة بعد تنظيف عينة بحمض النيتريك ( HNO₃).₃ ). نشر ملاحظاته في مجلة فرنسية، ولكن بسبب الحروب النابليونية، لم يكتشف العلماء الإنجليز، الذين كانوا يُجرون معظم أبحاث النيازك في ذلك الوقت، عمله. لم يُكتشف النمط نفسه إلا في عام 1808، أي بعد أربع سنوات، علىيدالكونتألويس فون بيك ويدمانشتاتن،الذي كان يُسخّن نيازك حديدية عندما لاحظ أنماطًا هندسية ناتجة عن اختلافأكسدةالكاماسيت والتانيت. ^{[ 10 ]} أخبر ويدمانشتاتن العديد من زملائه عن هذه الأنماط في مراسلاتهم، مما أدى إلى تسميتها بأنماط ويدمانشتاتن في معظم المراجع.

تتشكل أنماط ويدمانشتاتن أثناء تبريد النيزك؛ ففي درجات الحرارة العالية، يمتلك كل من الحديد والنيكل بنية بلورية مركزية الوجوه. عند تشكل النيزك، يبدأ كتانيت منصهر بالكامل (أكثر من 1500  درجة مئوية)، وعندما يبرد إلى ما دون 723  درجة مئوية، يتحول الطور الأولي غير المستقر للسبيكة إلى تانيت، ويبدأ الكاماسيت بالترسب. في هذه المرحلة، حيث يبرد النيزك إلى ما دون 723 درجة مئوية ،  تتشكل هياكل طومسون، والتي تتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة والضغط وتركيب النيزك. ^{[ 8 ]}

معدن الكاماسيت معتم ولا يمكن رؤيته إلا باستخدام المجهر الضوئي المنعكس. وهو متساوي الأبعاد، وبالتالي يتصرف بشكل متجانس .

عندما يبرد النيزك إلى ما دون 750  درجة مئوية، يصبح الحديد مغناطيسيًا أثناء تحوله إلى طور الكاماسيت. وخلال هذا التبريد، يكتسب النيزك مغنطة حرارية متبقية غير تقليدية . تُكسب المغنطة الحرارية المتبقية على الأرض معادن الحديد المتكونة في قشرة الأرض مغنطة أعلى مما لو تكونت في نفس المجال عند درجة حرارة الغرفة. تُعد هذه المغنطة الحرارية المتبقية غير تقليدية لأنها تبدو ناتجة عن عملية مغنطة متبقية كيميائية تحدث أثناء تبريد التاينايت إلى الكاماسيت. وما يزيد الأمر إثارة للاهتمام هو أن هذه الظاهرة تُفسر المجال المغناطيسي لجميع النيازك الكوندريتية العادية، والذي ثبت أن قوته تصل إلى 0.4 أورستد (رمزه Oe). ^{[ 11 ]}

يشكل الكاماسيت بلورات متساوية الأبعاد سداسية الأوجه، مما يمنحها العديد من عناصر التناظر. يندرج الكاماسيت ضمن فئة 4/m 3 2/m في ترميز هيرمان-ماوجين، أي أنه يمتلك ثلاثة محاور تناظر رباعية، وأربعة محاور تناظر ثلاثية، وستة محاور تناظر ثنائية، وتسعة مستويات انعكاس. ينتمي الكاماسيت إلى الزمرة الفراغية Fm 3 m.

يتكون الكاماسيت من وحدة متكررة من α-(Fe, Ni)، Fe_0.9 نيكل_0.1 ، والتي تشكل أبعاد الخلية a = 8.603Å، Z = 54Å؛ V = 636.72Å^3.التفاعلات المغناطيسية والكمية بينالحديد الصفري⁰المعدني) المتفاعلة مع بعضها البعض تتسبب في أن يكون للكاماسيت شبكة مركزية الجسم.   

يتكون الكاماسيت من وحدة متكررة من α-(Fe, Ni)، Fe_0.9 نيكل_0.1 ، حيث يكون لكل من الحديد والنيكل تكافؤ صفري (Fe⁰و Ni⁰) كونهما عنصرين فلزيين أصليين شائعين في النيازك الحديدية. إلى جانب العناصر النزرة، يُعتقد عادةً أن الكاماسيت يتكون من 90% حديد و10% نيكل، ولكن قد تصل النسبة إلى 95% حديد و5% نيكل. هذا يجعل الحديد العنصر السائد في أي عينة من الكاماسيت. يُصنف الحديد ضمن العناصر الأصلية في كل من نظامي تصنيف دانا ونيكل-سترونز. ^{[ 9 ]}

يبدأ تكوّن الكاماسيت عند حوالي 723  درجة مئوية، حيث ينقسم الحديد من كونه مركزيًا على السطح إلى مركزيًا في الجسم، بينما يبقى النيكل مركزيًا على السطح. ولمواكبة هذا التكوّن، تبدأ مناطق ذات تركيز أعلى من الحديد بالتشكل، مما يؤدي إلى إزاحة النيكل إلى المناطق المحيطة بها، وهو ما يُكوّن التاينايت، وهو المعدن الذي يحتوي على نسبة عالية من النيكل.

أُجريت أبحاثٌ كثيرةٌ حول العناصر النزرة في الكاماسيت. ومن أبرز هذه العناصر: الغاليوم ، والجرمانيوم ، والكوبالت ، والنحاس ، والكروم . ويُعدّ الكوبالت أبرزها، حيث تتراوح نسبة النيكل فيه بين 5.26% و6.81%، بينما تتراوح نسبة الكوبالت بين 0.25% و0.77%. ^{[ 13 ]} جميع هذه العناصر النزرة فلزية، ويمكن أن يوفر ظهورها بالقرب من حدود الكاماسيت والتانيت أدلة مهمة على البيئة التي تشكل فيها النيزك. وقد كشف التحليل الطيفي الكتلي أن الكاماسيت يحتوي على كميات كبيرة من البلاتين بمتوسط ​​16.31 ميكروغرام/غرام، والإيريديوم بمتوسط ​​5.40 ميكروغرام/غرام، والأوزميوم بمتوسط ​​3.89 ميكروغرام/غرام، والتنغستن بمتوسط ​​1.97 ميكروغرام/غرام، والذهب بمتوسط ​​0.75 ميكروغرام/غرام، والرينيوم بمتوسط ​​0.22 ميكروغرام/غرام. ^{[ 14 ]} وتُعد الكميات الكبيرة من الكوبالت والبلاتين هي الأبرز.

أُجريت عملية كبرتة الكاماسيت تجريبياً في ظروف المختبر. نتج عن الكبرتة ثلاث مراحل متميزة: محلول صلب أحادي الكبريتيد ( Fe_x (Ni,Co)_1-x S)، طور البنتلانديت (Fe_x (Ni,Co)_9-x S₈ )، بالإضافة إلى طور غني بالفوسفور. أُجريت هذه الدراسة في المختبر لخلق ظروف مشابهة لتلك الموجودة في السديم الشمسي. وباستخدام هذه المعلومات، يُمكن استخلاص معلومات حول الظروف الديناميكية الحرارية والحركية والفيزيائية للنظام الشمسي المبكر. إلا أن هذا يبقى مجرد تكهنات، حيث أن العديد من الكبريتيدات في النيازك غير مستقرة وقد تحللت. ^{[ 15 ]} يتحول الكاماسيت أيضًا إلىتوشيلينيت(Fe2 ^{+) .}5-6 (Mg, Fe ²⁺)₅ S₆ (OH)_١٠ ). يُعدّ هذا مفيدًا لإعطاء مؤشرات حول مدى تغيّر النيزك ككل. يمكن ملاحظة تحوّل الكاماسيت إلى توشيلينيت باستخدام المجاهر البترولوجية، والمجهر الإلكتروني الماسح، وتحليل المسبار الإلكتروني الدقيق. يُمكن استخدام هذا لتمكين الباحثين من تحديد كمية التغيير التي حدثت في العينة بسهولة. يُمكن الرجوع إلى هذا المؤشر لاحقًا عند تحليل مناطق أخرى من النيزك حيث يكون التغيير أقل وضوحًا. ^{[ ١٦ ]}

التاينايت هو المكون النهائي الغني بالنيكل في المحلول الصلب للكاماسيت-التاينايت. يوجد التاينايت طبيعيًا على الأرض، بينما لا يوجد الكاماسيت إلا إذا كان قادمًا من الفضاء. يتشكل التاينايت من الكاماسيت أثناء تكوّنه، حيث يقذف النيكل إلى المنطقة المحيطة، فتتشكل التاينايت في هذه المنطقة. نظرًا لطبيعة شبكة الكاماسيت ذات التمركز الوجهي وشبكة النيكل ذات التمركز الجسمي، فإنهما يشكلان زوايا معقدة عند تلامسهما. تظهر هذه الزوايا بوضوح في بنية طومسون. ومن هذه العلاقة أيضًا اشتُقت مصطلحات الأتاكسيت، والهيكساهيدريت، والأوكتاهيدريت. يشير مصطلح الأتاكسيت إلى النيازك التي لا تُظهر بنية سداسية أو ثمانية الأوجه بشكل واضح. أما النيازك التي تحتوي على 6% وزنيًا أو أقل من النيكل، فغالبًا ما تُسمى بالهيكساهيدريت، نظرًا لأن البنية البلورية للكاماسيت متساوية الأبعاد، مما يجعل النيزك مكعبًا. وبالمثل، إذا كان النيزك يهيمن عليه التاينايت ذو البنية المتمركزة على الوجوه، يُطلق عليه اسم أوكتاهيدريت، حيث ينفصل الكاماسيت عن حدود بلورات التاينايت ثمانية الأوجه، مما يجعل النيزك يبدو ثماني الأوجه. ولا يظهر كل من الهيكساهيدريت والأوكتاهيدريت إلا عندما ينكسر النيزك على طول مستويات البلورة أو عند تحضيره لإبراز بنى طومسون؛ ولذلك يُطلق على العديد منها خطأً اسم أتاكسيت في البداية. ^{[ 8 ] [ 17 ]}

لا يكون الكاماسيت مستقرًا إلا عند درجات حرارة أقل من 723  درجة مئوية ^{[ 8 ]} أو 600  درجة مئوية (ستايسي وبانيرجي، 2012) ^{[ 11 ]} ، حيث يبرد الحديد عند هذه الدرجة بما يكفي ليتشكل في بنية بلورية مركزية الجسم. كما أن الكاماسيت لا يكون مستقرًا إلا عند الضغوط المنخفضة، وهو أمر متوقع نظرًا لأنه لا يتشكل إلا في الفضاء . ^{[ 8 ]}

يمكن استخدام التحليل المعدني وحيود الأشعة السينية على الكاماسيت لتحديد تاريخ تعرض النيزك للصدمات. وقد جُرِّب استخدام الصلابة لتحديد تاريخ الصدمات، ولكن تبيّن أنها غير موثوقة. طُبِّق اختبار صلابة فيكرز على عدد من عينات الكاماسيت، ووُجد أن النيازك المتأثرة بالصدمات تتراوح صلابتها بين 160 و170  كجم/مم²، بينما قد تصل صلابتها في النيازك غير المتأثرة بالصدمات إلى 244  كجم/مم². ^{[ 7 ]} تُحدث الصدمة بنية تحوّل فريدة للحديد، يمكن قياسها باستخدام تقنيات التحليل المعدني وحيود الأشعة السينية. بعد استخدام هذه التقنيات لتحديد تاريخ الصدمات، تبيّن أن 49% من النيازك الموجودة على الأرض تحمل آثار صدمات.

يرتبط الكاماسيت بشكل أساسي بالنيازك لأنه يحتاج إلى درجات حرارة عالية وضغوط منخفضة وعناصر أخرى قليلة التفاعل مثل الأكسجين. يمكن تقسيم نيازك الكوندريت إلى مجموعات بناءً على الكوندريتات الموجودة فيها. هناك ثلاثة أنواع رئيسية: كوندريتات الإينستاتيت، وكوندريتات الكربون، وكوندريتات عادية. تُعد الكوندريتات العادية أكثر أنواع النيازك وفرةً على الأرض، إذ تُشكّل 85% من جميع النيازك المسجلة. ^{[ 17 ]} يُعتقد أن الكوندريتات العادية نشأت من ثلاثة مصادر مختلفة، ولذلك فهي تأتي في ثلاثة أنواع: LL وL وH؛ حيث يشير LL إلى انخفاض نسبة الحديد والمعادن، وL إلى انخفاض وفرة الحديد، وH إلى ارتفاع نسبة الحديد. تحتوي جميع الكوندريتات العادية على الكاماسيت بنسبة متناقصة كلما انتقلنا من كوندريتات H إلى كوندريتات LL. ^{[ 19 ]} يوجد الكاماسيت أيضًا في العديد من النيازك الأقل شيوعًا، مثل نيزك الميزوسيدريت وكوندريتات E. النيازك الكوندريتية من النوع E هي نيازك كوندريتية تتكون أساسًا من الإينستاتيت، ولا تشكل سوى 2% من النيازك التي تسقط على الأرض. وتختلف الصخور المصدرية لهذه النيازك تمامًا عن تلك التي تشكل النيازك الكوندريتية العادية. ^{[ 17 ]} وقد أظهر تحليل الكاماسيت في النيازك الكوندريتية من النوع E أنها تحتوي عمومًا على نسبة نيكل أقل من المتوسط. ^{[ 20 ]}

بما أن الكاماسيت لا يتشكل إلا في الفضاء ولا يوجد على الأرض إلا في النيازك، فإن وفرته على الأرض ضئيلة للغاية. ويصعب تحديد وفرته خارج المجموعة الشمسية . يُعد الحديد، المكون الرئيسي للكاماسيت، سادس أكثر العناصر وفرة في الكون، وأكثرها وفرة بين العناصر التي تُصنف عمومًا على أنها فلزية. ^{[ 21 ]}

تم العثور على معدن الكاماسيت ودراسته في فوهة نيزكية بولاية أريزونا. كانت فوهة النيزك أول موقع مؤكد لاصطدام نيزكي على سطح الأرض، ولم يُعترف بها عالميًا على هذا النحو حتى خمسينيات القرن العشرين. في ستينيات القرن العشرين، اكتشفت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية معدن الكاماسيت في عينات جُمعت من محيط الموقع، ما ربط هذا المعدن بالنيازك. ^{[ 22 ]}

يتشكل الكاماسيت في المقام الأول على النيازك، ولكنه وُجد أيضًا على أجرام سماوية أخرى مثل المريخ. وقد اكتشفه مسبار استكشاف المريخ (MER) " أوبورتيونيتي" . لم ينشأ الكاماسيت على سطح المريخ، بل وصل إليه بفعل نيزك. وكان هذا الاكتشاف ذا أهمية خاصة لأن النيزك ينتمي إلى فئة الميزوسيدريت، وهي فئة أقل شهرة . تُعدّ الميزوسيدريت نادرة جدًا على الأرض، ووجودها على المريخ يُقدّم أدلة على أصل صخرتها المصدرية الأكبر حجمًا. ^{[ 23 ]}

نظراً لندرة الكاماسيت ومظهره الباهت عموماً، فإنه لا يحظى بشعبية كبيرة بين هواة جمع المعادن. مع ذلك، تضمّ العديد من المتاحف والجامعات عينات منه ضمن مجموعاتها. عادةً ما تُحضّر عينات الكاماسيت باستخدام مواد التلميع والأحماض لإبراز بنية طومسون. تتضمن عملية التحضير غسل العينات بمذيب، كما فعل طومسون باستخدام حمض النيتريك لإبراز هذه البنية. ثم تُصقل العينات جيداً لتصبح لامعة. عموماً، يمكن تمييز الكاماسيت عن التاينايت بسهولة، إذ يبدو الكاماسيت بعد هذه العملية أغمق قليلاً من التاينايت. ^{[ 24 ]}

يتمتع كل من الكاماسيت والتانيت بإمكانية تحقيق قيمة اقتصادية. ومن الخيارات التي قد تجعل تعدين الكويكبات أكثر ربحية جمع العناصر النزرة. إلا أن تكرير عناصر مثل البلاتين والذهب يمثل إحدى الصعوبات. يبلغ سعر البلاتين حوالي 12,000 دولار أمريكي/كجم (يحتوي الكاماسيت على 16.11  ميكروغرام/غرام من البلاتين)، بينما يبلغ سعر الذهب حوالي 12,000 دولار أمريكي/كجم (يحتوي الكاماسيت على 0.52  ميكروغرام/غرام من الذهب)؛ ومع ذلك، فإن احتمالية تحقيق عائد مربح ضئيلة للغاية. ^{[ 25 ]} قد يكون تعدين الكويكبات لأغراض فضائية أكثر جدوى، نظرًا لتكلفة نقل المواد من الأرض. وعلى غرار الخطط الحالية لإعادة استخدام وحدات محطة الفضاء الدولية في مهمات أخرى، يمكن استخدام نيزك حديدي لبناء مركبات فضائية في الفضاء. وقد طرحت وكالة ناسا خططًا أولية لبناء مركبة فضائية في الفضاء. ^{[ 26 ]}