Випробовуючи каміння

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Чи є пам’ять Землі? І не в поетичному, переносному значенні, а як конкретне наукове поняття. Пісок, глина, каміння, тобто шаруваті силікатні матеріали. Саме їх часто поєднують словом «земля». З силікатів в основному складений осадовий чохол земної кори, що досягає де-не-де багатокілометрової товщини. Мінерали вбирають воду та розчинені в ній солі, переходять з одного виду до іншого. Цей процес протікає і на Землі, і в глибині її.

Земну кору досліджувати простіше, ніж надра. Адже навіть надглибоке буріння свердловин до дванадцяти кілометрів можна порівняти лише з легкими шпильковими уколами. Тому дослідження роздроблених силікатних матеріалів проводилось у лабораторних умовах.

Вченими сконструйовано установки, що моделюють глибинні умови — тиск до десяти тисяч атмосфер і температуру до шестисот градусів Цельсія. Така обстановка у самих «коренів» утворення гір. Тисячі дослідів, поставлених з різними матеріалами, довели: як би не змінювалися дрібні кристали польового шпату чи слюди під впливом різних чинників, вони зберігають «структурну пам’ять» про початкові етапи свого життя. Іншими словами, під час структурних перетворень кристали не розпадаються на окремі іони і атоми, як вважалося раніше, а, навпаки, цілі їх блоки, щільно упаковані, переходять незмінними з одного кристалічного з’єднання в інше.

Подібно до того, як живий організм зберігає якісь риси та властивості предків, так і в новоствореному кристалі завдяки «фамільній подібності» можна розпізнати його попередника.

Ця виявлена закономірність озброїла тих, хто веде розвідку та пошук корисних копалин, новими методами. По суті, з’явилася можливість зазирнути у товщу земної кори, не закладаючи глибоких шахт і буруючи свердловини. Можна буде, покладаючись на структурну пам’ять мінералів, прогнозувати нові родовища надр сусіднього регіону. Досліджений мінерал буде для цього ніби розпізнавальним знаком.

Відкриття надало послугу і хімікам. Тепер, розуміючи умови формування мінералів на глибині, можуть моделювати ці умови і, підбираючи вихідні матеріали, синтезувати мінерали, які рідко зустрічаються у природі, і навіть створювати нові, із заздалегідь заданими властивостями.