Verschillende mineralen lijden aan radioactieve zelfstraling en ondergaan langdurige veranderingen in hun eigenschappen. Het mineraal monaziet gedraagt ​​zich als Camembert-kaas waarin gaten worden geboord:bestaande stralingsschade geneest zichzelf. Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Lutz Nasdala, Instituut voor Mineralogie en Kristallografie, Universiteit van Wenen, voerde een ionenbestralingsonderzoek uit dat de oorzaken van de zelfgenezing van monaziet heeft ontrafeld. Resultaten zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

In de natuur zijn er nogal wat mineralen die uranium en thorium in hun kristalstructuur verwerken. Dit veroorzaakt radioactieve zelfstraling die, over geologische perioden, kan het kristal vernietigen en transformeren in een glasachtige vorm. Reeds in 1893, de Noorse mineraloog en geoloog introduceerde de term "metamict" om deze glazige staat te beschrijven.

Zelfbestralende mineralen staan ​​momenteel in het middelpunt van internationaal onderzoek. Dit komt omdat structurele stralingsschade de fysische en chemische eigenschappen van mineralen kan beïnvloeden. Het begrijpen van de oorzaken van deze eigenschapsveranderingen is cruciaal voor aardwetenschappen, als een van de belangrijkste technieken om de ouderdom van mineralen en gesteenten te bepalen, is gebaseerd op het radioactieve verval van uranium. In de materiaalwetenschappen, radioactieve mineralen zijn analogen van gastheerkeramiek voor de immobilisatie van radioactief afval.

Monaziet geneest zichzelf

Het werd niet begrepen waarom sommige mineralen (zoals zirkoon, ZrSiO ₄ ) worden vaak in de natuur aangetroffen in een door bestraling verglaasde staat, terwijl andere soorten (zoals monaziet, CePO ₄ ) - ondanks een nog hogere zelfbestraling - wordt nooit metamict maar, liever, worden altijd waargenomen in een matig stralingsbeschadigde toestand. Dit wordt verklaard door onvoldoende stabiliteit van de monazietstructuur, wat resulteert in een onvermogen om schade te accumuleren over geologische perioden. Lutz Nasdala licht dit toe, sterk vereenvoudigd, door een vergelijking met kaas:"Het is gemakkelijk mogelijk, met behulp van een potlood, een gaatje prikken in een harde ('stabiele') Emmentaler kaas, terwijl analoog geproduceerde gaten in een zachte Camembert-kaas in een mum van tijd zouden 'genezen'."

Heliumionen creëren en genezen stralingsschade

Men denkt dat gedeeltelijke zelfgenezing van monaziet niet alleen wordt veroorzaakt door de lage thermische stabiliteit van dit mineraal, maar ook gerelateerd aan de werking van natuurlijke alfadeeltjes (dat wil zeggen, energierijke heliumkernen die worden uitgezonden door een onstabiele kern in een "alfavervalgebeurtenis"). Het laatste, echter, was in schril contrast met de waarneming dat kristallijn monaziet vatbaar is voor schade door alfa-straling.

In de nieuwe studie kon het onderzoeksteam de oorzaken van de zelfgenezing ontrafelen door bestralingsexperimenten uit te voeren. Heliumionen met energieën van miljoenen elektronenvolt (analogen van natuurlijke alfadeeltjes) veroorzaken structurele schade in kristallijn monaziet. In tegenstelling tot, dezelfde heliumionen veroorzaken structureel herstel van door straling beschadigd monaziet. Vandaar dat kristallijn monaziet overeenkomt met Emmentaler kaas, terwijl door straling beschadigde monaziet Camembert-kaas wordt.

Een dergelijke sterke afhankelijkheid van minerale eigenschappen van kleine veranderingen in de structurele toestand is nog nooit eerder beschreven. Een consequentie voor aardwetenschappelijk onderzoek is dat experimenten met synthetische (dat wil zeggen niet door straling beschadigd) monaziet kan resultaten opleveren die niet noodzakelijk relevant zijn voor het gedrag van dit (altijd matig door straling beschadigde) mineraal in het binnenste van de aarde.