Алмаз в пузырьке

Более десяти лет назад в советских и зарубежных научных журналах появились работы профессора Э. Галимова (Институт геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР), в них излагалась любопытная гипотеза происхождения алмазов.

По этой гипотезе, углерод может кристаллизоваться в алмаз в кимберлитовой породе из-за кавитации. Образование кавитационных пузырьков в общих чертах можно представить себе так.

При резком перепаде давлений в потоке расплавленной породы, например при изменении профиля или сужении канала, в движущейся жидкости образуются не только области пониженного давления, но и разрывы, пустоты, пузыри ("кавитас" - по-латыни "полость"), которые охлопываются, когда жидкость выходит из сужения и давление выравнивается. Чем более текуча жидкость, чем с большей скоростью она движется, тем больше вероятность, что в ней образуются пузырьки кавитации. Особо склонны к кавитации жидкости, содержащие газ и твердые частицы, которые служат "ядрами" кавитации.

У кимберлитовых пород есть две особенности. Во-первых, они выделяются среди других магматических пород своей уникальной алмазоносностью. Во-вторых, в кимберлитовой магме часто рождаются кавитационные пузырьки. При схлопывании пузырьков находящийся в них газ испытывает удар, при резком сжатии развиваются огромные пиковые давления порядка тысячи килобар. Этого достаточно, чтобы родились мелкие кристаллики алмазов, но при условии, если в пузырьке был газообразный углерод.

Остается лишь ответить на вопрос:

откуда он берется?

Кавитационные пузырьки кимберлитовой магмы насыщены метаном, молекулы этого газа распадаются на углерод и водород при высокой температуре, возникающей в пузырьках из-за сильного сжатия. При схлопывании газообразный углерод кристаллизуется в алмаз, а водород выносится за пределы пузырька. Процессы рекристаллизации, которые могут идти в затвердевающей магме, приведут к объединению мелких кристалликов и образованию довольно крупных алмазов.

Образуются ли природные алмазы в процессе кавитации, или это лишь гипотеза? Ответить на этот вопрос можно, исследовав изотопы углерода в алмазах.

Долгое время ученые считали, что соотношение тяжелого С-13 и легкого С-12 изотопов углерода в алмазах очень стабильно. Это лишний раз подтверждало теорию их глубинного синтеза: раз все алмазы образуются на больших глубинах, как считалось раньше, то такие условия порождают и изотопную однородность углерода.

Однако в действительности оказалось, что изотопный состав углерода в алмазах меняется в довольно широких пределах. Это факт в пользу новой гипотезы: если алмазы могут синтезироваться на разной глубине, то и состав углерода в них может меняться в широких пределах.

Течения и Солнце

Дыхание Мирового океана

Определить, меняется ли уровень Мирового океана, практически можно, только измеряя, как поднимается или опускается средний уровень воды у побережья. В различных пунктах земного шара в одном и том же году получают при этом разные данные. Например, в Скандинавских странах наблюдаемый уровень воды постепенно понижается, суша, сбросив оледенение, поднимается под влиянием послеледниковой деформации земной коры.

В южной части Атлантического побережья Соединенных Штатов можно наблюдать, как понижается уровень океана благодаря обильным наносам почвы в дельте Миссисипи. Обобщая накопленные данные, ученые установили, что средний уровень Мирового океана повышается за столетие на 10-20 сантиметров. На это влияет ряд факторов, значение которых оценивается следующими цифрами. Во-первых, за последнее столетие средняя температура атмосферы повысилась на полградуса. При этом из-за теплового расширения воды в океане уровень ее повысился на три-шесть сантиметров, а из-за таяния горных ледников - еще на два-пять сантиметров. На два-три сантиметра опустился средний уровень суши в результате деформации земной коры. Ледовый панцирь Антарктиды, по мнению ученых, за последнее столетие существенно не изменился, но такая опасность ему угрожает при дальнейшем потеплении климата.

Издавна считалось, что главные причины океанических течений - это ветер и неравномерное распределение температуры и солености (плотности) воды в океане, а приливные движения, происходящие, как известно, под действием сил притяжения Луны и Солнца, вызывают лишь возвратные колебательные смещения воды (приливы - отливы) и не могут быть причиной течений.

Но вот в результате исследований, проведенных в Институте технической кибернетики АН БССР, родилась гипотеза о том, что и Солнце и Луна в принципе могут порождать течения в морях и океанах.

Из-за притяжения Луны и вращения нашей планеты на водной поверхности Земли, как известно, рождаются два приливных выступа, один из которых обращен к Луне, а другой - в противоположную сторону. Максимальная высота этих выступов в открытом океане составляет около пятидесяти сантиметров. Под действием силы притяжения Солнца и вращения Земли на водной поверхности океанов также появляются два приливных выступа, которые из-за большей удаленности от Солнца имеют высоту лишь двадцать сантиметров. Из-за вращения Земли приливные выступы постоянно перемещаются с востока на запад - в тропическом поясе Земли со скоростью около 1 500 километров в час,- сложным образом взаимодействуя между собой. Например, когда Луна, Земля и Солнце находятся на одной линии, то есть в полнолуние и новолуние, выступы от Луны и Солнца суммируются и образуют выступ высотой около 70 сантиметров.

Белорусские исследователи предполагают, что эти постоянно движущиеся с востока на запад приливные выступы должны переносить в том же направлении воду. В момент восхождения над восточными берегами океана светило образует на его поверхности приливный выступ, тем самым "загружая" в него воду, а затем движет этот приливный выступ к западу. У западных берегов океана выступ разрушается и "разгружает" содержащуюся в нем воду. Таким образом создается постоянный дефицит воды у восточных берегов океана и избыток у западных.