Борис Ляпунов - Неоткрытая планета
И тут вмешивается третий собеседник — опыт.
— Нет ли еще какого-нибудь пути, который помог бы узнать о свойствах ядра — твердое или жидкое оно?
По внешнему виду не отличишь сырое яйцо от сваренного вкрутую. Но, если заставить их вращаться, это выяснится сразу. У них разная начинка: у одного жидкая, у другого твердая, и вертеться они будут неодинаково.
Земля — яйцо, земная кора — скорлупа. А что внутри — скажет нам ее вращение. Твердое ядро — и земная ось неподвижна, отклоняться она никуда не будет. Жидкое ядро — и картину мы увидим иную. Ось станет смещаться, покачиваться, выписывая за сутки какую-то замкнутую фигуру.
Казалось бы, какое значение имеет это еще одно, новооткрытое колебание земной коры? Мы и так знали, что полюса перемещаются, что движение Земли-волчка очень сложно — ведь на него влияет множество всяких причин.
Достаточно взглянуть хотя бы в космос. Далекое Солнце и близкая Луна своим притяжением заставляют постоянно колебаться вязкое вещество земных недр. Подобно волнам в океане, приливы прокатываются сквозь всю толщу Земли. Сквозь всю толщу — значит, они доходят и до поверхности. Значит, опять-таки (вспомним землетрясения) можно по ним судить о том, какова та внутренняя начинка, каково же ядро.
К разгадке тайн земных глубин привлекли математику. Лауреат Ленинской премии геофизик М. С. Молоденский рассчитал, что если ядро жидкое, то ось Земли должна совершать каждые сутки еще одно «лишнее» колебание. Оно, правда, не займет целые сутки: до полных двадцати четырех часов не хватит всего семи минут.
Оставалось немногое — проверить, что же происходит на самом деле. Долго не удавалось это сделать. На наблюдения пришлось потратить почти четверть века! И, наконец, совсем недавно советский ученый Н. Попов получил ответ — ось действительно колеблется, повторяя свои движения почти за сутки. Еще одно доказательство — ядро жидкое!
— Я попробую изготовить модель земных недр, — скажет инженер из лаборатории сверхвысоких давлений. — Правда, модель будет крошечной. Нетрудно догадаться почему. На кончике иголки развивается давление в десять тысяч атмосфер. А ведь на иглу нажимают пальцем. Чем меньше площадь, тем больше давление. Я должен сжать маленький образец, и тогда он подвергнется воздействию огромной силы.
Поршеньки сжимают стерженек, и в нем происходят неожиданные и совершенно удивительные превращения.
Из желтого фосфора получается черный. Бумага делается прозрачной, как стерло. Через сталь, как сквозь фильтр, проходит вода. Хрупкий мрамор становится пластичным. Твердое железо — мягким и тягучим.
Это не фокусы, не физические парадоксы. Мы воспользовались мощным средством перестройки вещества, которое, кстати, чуть ли не все состоит из пустоты. Давление уменьшило промежутки между частицами, между молекулами и атомами. И, как губка, из которой выжали воду, хотя это сравнение грубое, кусочек поддался, уступил сжимающей силе…
Инженер покажет нам прелюбопытный экспонат. Эти невзрачные камешки, которые решительно ничем не привлекают, — искусственные алмазы. На стекле они оставляют царапину — след! Ведь только алмаз и может сделать такое. В природной лаборатории с помощью нагрева и сжатия создается самое твердое вещество на Земле.
…Алмазные россыпи… Сколько историй связано с этими камнями! Они украшали сокровищницы королей, они переходили из рук в руки, нередко оставляя за собой кровавые следы…
У самых крупных камней есть даже свои имена: Шах, Орлов, Куллинан. А недавно найденный в Якутии камень получил имя Валентины Терешковой.
В наши дни алмаз ценится по-иному. Конечно, драгоценный камень быть драгоценным не перестал. Однако и маленькие безымянные камешки обрели цену — да еще какую! В них нуждается техника.
Дитя недр — алмаз помогает проникать в недра. Алмазные буровые коронки вгрызаются в самые твердые породы, прокладывая путь нефти к поверхности Земли.
Алмаз сверлит и режет металл, гранит и мрамор, помогает править инструмент в шлифовальных кругах.
Но не только для этого нужен алмаз. У него недавно обнаружили интересное свойство. Красивый кристалл, родившийся где-то в земных глубинах, оказался не просто великолепным украшением, но и полупроводником — да еще каким! /Миниатюрные алмазные детали радиоприборов выдерживают сотни и даже тысячу с лишним градусов тепла.
Рекордсмен теплостойкости — алмаз, кроме того, идеально чист. Чистота же непременное условие для полупроводника: лишь один посторонний атом на миллион, не больше! И приходится затевать сложнейшую процедуру очистки. Этого не требует алмаз.
Поиски алмазов трудны, потому что Земля бережно хранит и тщательно прячет ею созданные богатства. Поиски пошли потом и другим путем — путем соревнования с природой.
Как ни старались, впрочем, химики, долго успеха добиться не могли. Задача оказалась вроде пресловутого золота алхимиков. Призрак удачи исчезал, лишь только остывала лабораторная печь.
Крохотные крупинки разрушали большие надежды. Не мудрено — ведь сначала работу вели вслепую. Пока никто не знал тайны рождения алмазов настоящих, никто не мог уверенно делать искусственные. Их история — это история непрерывных заблуждений.
Французскому химику А. Муассану как-то почудилось, будто он напал на верный след. Но алмазы Муассана — фальшивка. Так показала проверка, которую устроили позднее. Нельзя, конечно, обвинить ученого в том, что он нарочно обманул мир. Он ошибочно посчитал алмазами полученные им какие-то твердые кристаллы. Когда его опыты повторили, ничего не вышло…
Однако неудачи не обескуражили других. Опыты продолжались.
Муассан действовал одной лишь температурой. Давление у него было невелико. Попытались пойти обратным путем: действовать одним лишь сжатием. В ход пошли мощные гидравлические прессы. В ход пошли… выстрелы, ибо при выстреле развивается огромное давление. Может быть, стреляя в графит, удастся получить алмазы?
Нет, и это не помогло. Графит не поддавался по отдельности ни температуре, ни давлению. Правда, удавалось получать прозрачные твердые минералы, но то не было искомым.
К каким только ухищрениям не прибегали! Графит сжимали, нагревали и охлаждали. Думали: из расплава возникнут долгожданные кристаллы, которыми можно будет резать стекло. Опять не то! И так было не раз: сообщение об удаче, сенсация, а потом жестокое разочарование.
Ближе всех к истине подобрался английский физик П. Бриджмен. Он установил рекорд сверхвысоких давлений — 425 тысяч атмосфер, кстати сказать, долго никем не превзойденный.
Бриджмен оперировал десятками тысяч атмосфер и несколькими тысячами градусов. Оставалось сделать всего один, небольшой шаг — и цель была бы достигнута. Но беда в том, что не знания руководили поисками. Приходилось идти ощупью, ибо никто не мог сказать, в каких же условиях рождаются алмазы в природе.
Лишь счастливый случай мог натолкнуть на такое сочетание температуры и давления, которое дало бы нужный результат. И, наконец, в 1955 году, через шестьдесят пять лет после того, как Муассан вынул из своей печи нечто, показавшееся ему алмазом, появился на свет «настоящий» искусственный алмаз, созданный человеческими руками.
Пусть он неказист и не идет ни в какое сравнение с блестящими именитыми своими собратьями. Техника получила то, что ждала. А мы получили уверенность, что находимся на верном пути — пути разгадки тайн происходящего в земных недрах.
Теперь искания, сомнения, ложные удачи и первый успех позади. Алмазы стали таким же продуктом, каким для техники является любое другое вещество. Разница только в том, что их производят пока еще мало. Но ведь есть же искусственные элементы, мировая добыча которых всего граммы в год!
Дело не в количестве, а в качестве. Создав алмаз, человек одержал победу в соревновании с природой. Он даже превзошел ее: вслед за алмазом было получено еще более твердое вещество — боразон. Тут уж природе пришлось уступить: столь твердого вещества она создать не смогла.
Возможно, что мы и найдем в недрах какое-либо подобие боразона. Быть может, есть вещества и тверже его.
Мы встали на путь, конец которого трудно предугадать. Давление и температура стали волшебным орудием, которое превращает одни вещества в другие — все более твердые.
* * *Граненый алмаз — бриллиант — дробит на цветные брызги свет. Его игрой можно любоваться без конца. Но бесформенный, иногда оплавленный алмазный кристалл — о чем он может рассказать? Оказывается, о многом, и притом особенно интересном для нас, исследователей земных глубин.
Попробуем прикинуть, где должна находиться родина алмазов. Теория говорит: графит станет алмазом при давлении не меньше пятидесяти тысяч атмосфер и температуре не меньше тысячи градусов.
