白云石晶体需要在不同饱和状态间循环才能生长

“白云石难题”是困扰科学家近 200 年的古怪现象；在尝试破解这一长期存在的难题时，研究人员报告称，白云石晶体需要在不同饱和状态间循环才能生长。这些发现为白云石的形成方式以及为什么白云石如今主要存在于有着波动 pH 值或盐度的自然环境中提供了新的见解。白云石是一种钙镁碳酸盐；它是碳酸盐岩中的主要矿物之一，并占了近三成的沉积于地壳中的碳酸盐矿物。然而，尽管其地质储量丰富，但白云石晶体在实验室条件下不容易生长的特性阻碍了对该矿物的研究。两个世纪以来，人们在接近周围环境条件的实验室中一直无法用科学手段淀析出白云石。自然界中存在着大量的白云石沉积与其在周围环境条件下在即使是过饱和溶液中也无法令白云石晶体生长之间所存在的明显不一致导致了所谓的白云石难题。Joonsoo Kim 和同事在此利用白云石原子模拟发现了阐释这一问题的线索。Kim 等人用密度函数理论和动能蒙特卡罗晶体生长模拟显示，需要在不同饱和状态间进行循环才能在实验室中刺激白云石晶体生长。据该模拟预测，溶液在过饱和和欠饱和状态之间的频繁循环可以使白云石晶体的生长速度加快 1000 万倍之多，这一过程对于在地球表面会产生大量的白云石可能是至关重要的。作者用透射电子显微镜验证了他们的预测，因为他们观察到：在饱和度波动的条件下可原位大批生长白云石晶体。Juan Manuel García-Ruiz 在相关的《视角》中写道：“Kim 等人的发现提出了诸多问题，它们涉及在地质时间尺度中的自然界地球化学条件的波动方式以及哪些因素会影响这一过程。”