Борис Ляпунов - Неоткрытая планета
Отправимся в глубь земной коры. Пройдем двадцать, сорок, семьдесят километров. Давления явно не хватит. Даже у самой «подошвы» твердой оболочки всего примерно двадцать пять тысяч атмосфер. Значит, не в коре рождаются эти драгоценные камни.
Опустимся глубже. Давление будет расти, пока наконец не достигнет нужных пятидесяти тысяч. Глубина — сто километров. Это и есть горнило, в котором зарождаются алмазы.
Но, прежде чем попасть на поверхность, новорожденному предстоит пройти стокилометровый путь. Как же выбирается он из своей колыбели сквозь плотную толщу пород?
У него, как и у других минералов, только один выход — подняться вместе с лавой. Хорошо было бы, если бы вулканы «плевались» алмазами. Увы, так не бывает. Еще никто не находил драгоценностей в лаве, хотя и вулканов достаточно на земном шаре, и извержений хватает. А ведь лава пришла именно оттуда, с тех самых заветных глубин. Почему же не принесла она с собой алмазы?
Да потому, что она двигалась слишком медленно, и они либо растворились, либо с ними произошла обратная метаморфоза — медленно переходя от сверхвысоких давлений к высоким, они превратились снова в обыкновенный графит или, скорее, просто сгорели.
Совершенно иное происходит, когда вещество недр выбрасывается к поверхности грандиозным взрывом. При огромных давлениях и температурах рождаются тогда целые алмазные месторождения. Взрыв прокладывает дорогу сквозь толщу пород, и масса всевозможных минералов зеленоватого или голубоватого цвета заполняет длинные трубы, похожие на жерла вулканов. В этой массе вкраплены обломки алмазных кристаллов, причем часто довольно крупные и порой даже гиганты, которые потом прославятся на весь мир.
Впервые нашли алмазные трубки в Африке. Их стали называть кимберлитовыми — по имени южноафриканского города Кимберлей. Поиски повели в Сибирь — сначала на бумаге: якутские алмазы были предсказаны теорией и найдены затем геологами.
Вместе с алмазами к поверхности выносятся из глубин и кусочки вещества неведомой нам пока мантии.
В кристалле атомы расположены на вполне определенных местах. Просвечивая рентгеном кристалл, мы можем определить, каков остов, решетка кристаллической постройки, и какие в ней есть вкрапления, хотя бы и самые мелкие.
Кусочки зеленого оливина (помните оливиновый пояс инженера Гарина?), красного граната, зеленого пироксита — вот что попадается в кимберлите. Как решить, что захвачено ими именно из мантии?
Вопрос этот не простой, и удалось пока установить, что это вещество — ему и название дали особое: эклогит — с очень больших глубин. В двух крупнейших алмазоносных районах мира, южноафриканском и якутском, находили эклогиты со множеством кристалликов алмазов.
— Считают, — говорит академик В. С. Соболев, — что эклогиты входят в состав мантии. Еще до появления сверхглубоких скважин природа подарила нам кусочек загадочного глубинного вещества.
Итак, правы те, кто думает, что сверхвысокие давления в верхней мантии до неузнаваемости перестраивают вещество. И все же остается еще много неясного, Без бурения тайн мантии не раскрыть.
Мантия оказывается сложным орешком. Снова и снова приходится повторить: только лабораторные модели и сверхглубокое бурение откроют нам ее истинное лицо.
* * *Маленькое отступление. Где еще, кроме земных недр, могут встретиться сверхвысокие давления и температуры? Ну конечно же, при столкновении метеорита с Землей.
Этот космический странник мчится со скоростью десятки километров в секунду. Прорезав атмосферу и раскалившись от трения о воздух, он, оплавленный и смятый, со страшной силой врезается в Землю.
Как при взрыве, мгновенно повышается давление. Температура и так достаточно высока. А ведь во Вселенной все тела построены из одних и тех же атомов. Могут быть в метеорите атомы углерода? Да! Но если так… Почему бы не превратиться углероду, точнее, графиту в алмаз? Почему бы не произойти тому же самому, что произошло в земных недрах?
И действительно, в камнях, падавших с неба, не раз находили алмазы, правда очень маленькие. История о том, будто бы в конце прошлого века в метеорите был найден столь крупный алмаз, что им украсили перстень русского царя, оказалась легендой. Небесные драгоценности — крошки…
Но так ли все же это? Ученые решили проверить. В лаборатории искусственно воспроизвели встречу метеорита с Землей. На ничтожные доли секунды ударная волна сжимала графит, и одновременно резко повышалась температура. Возникли крошки-алмазики диаметром сорок микрон.
Но как же с миллиметровыми алмазами? Сорок микрон — это всего четыре сотых миллиметра.
Однако ничего необъяснимого тут нет. Просто при падении настоящего метеорита давление было больше лабораторных трехсот тысяч атмосфер. Только и всего.
Искусственный алмаз бесспорно одно из самых интересных достижений техники наших дней. Когда несколько лет назад из-под пресса, сжимающего с исполинской силой графит, извлекли наконец крохотные, едва различимые глазом алмазики, это была победа.
Но камеру с графитовым сырьем пришлось нагревать до четырех тысяч градусов при давлении двести тысяч атмосфер.
Нельзя ли «смягчить» условия опыта? Нельзя ли снизить давление, уменьшить температуру? Оказалось, можно.
Химикам известны вещества — катализаторы, которые не вступают в реакцию, но помогают ей. Попробовали применить катализаторы и здесь.
Между слоями графита проложили слои разных металлов. Металл плавится, проникает в графит и… пока еще никто не знает, что там происходит. Но важно, что близ тоненькой металлической пленки начинается интенсивная перестройка, перегруппировка атомов графита.
Одна кристаллическая решетка переходит в другую, и притом уже не при двухстах тысячах, а при ста тысячах атмосфер, уже не при четырех тысячах, а при двух с половиной тысячах градусов. Любопытно, что при разной температуре получаются алмазы разных цветов: при самой низкой — черные, а потом — зеленые, желтые, белые.
Видимо, и природа создавала алмазы тоже в разных условиях. Оттого и находят эти драгоценные камни то «желтой воды», то «голубой», то «белой».
Итак, сначала миллиметровые крупинки, потом годовое производство сотен килограммов технических алмазов.
И все-таки, как бы ни важны были для нас искусственные алмазы — технические либо иные, важно другое.
Создать искусственный алмаз — значит повторить то, что происходило на огромных глубинах.
Пусть все действие разыгрывается в крошечной камере и лишь маленький цилиндрический стерженек подвергается испытаниям чудовищным давлением и нагревом. Все равно — перед нами модель Плутонии. Она поможет нам подготовиться к настоящему путешествию туда.
Зная, как ведут себя различные металлы, попав между двух «огней» — давления и температуры, конструктор сможет выбрать наилучший материал для подземохода. Зная, как ведут себя, попав в такое горнило, минералы, он сможет представить себе, с чем же придется встретиться его подземному кораблю. И, наконец, ученые смогут, пользуясь такой моделью, проверить свои предположения и расчеты, которые они пока только и могут делать, когда говорят о строении Земли на больших глубинах.
* * *Алмаз не единственный искусственный минерал. Мы привыкли к синтетическим материалам — капрону и нейлону, лавсану и поролону и множеству других, к искусственным шелкам, шерсти, коже, меху. Но камень… Казалось бы, он-то уж, по крайней мере, подлинное произведение природы!
Очень дороги и редки изумруды, рубины и сапфиры. После алмазов это самые драгоценные камни. И, так же как алмазы, они нужны технике: ими, например, режут металлы, и каменный резец служит намного дольше, чем режущий инструмент из твердого сплава.
Но вот беда! Эти природные ценности не только редки — они еще и очень малы: доли грамма и самое большее один-два грамма — уже предел, уже рекорд.
В лабораториях научились выращивать красные кристаллы рубинов, оранжевые, сиреневые и синие сапфиры, зеленые изумруды, многоликий — днем зеленый, вечером лиловый — александрит. Лабораторные рекорды исчисляются десятками и даже сотнями граммов.
Еще один лабораторный минерал — стиповерит. Похожий на него камень найден в одном из метеоритных кратеров. Он, видимо, образовался при ударе метеорита о Землю.
А гранит? Гранит, который украшает наши города? Им облицованы здания, из него сделаны постаменты памятников, лестницы и ограды набережных, парков, скверов…
И этот гранит, столь искусно созданный природой, теперь получен лабораторным путем! Самое простое сырье — песок, глина и вода. Давление — две тысячи атмосфер, температура — семьсот градусов. Синтетический гранит готов.
Получен и искусственный кварц, причем кварц особенный.
