Тайна сибирской платформы

Мы начали осмотр с минералогического музея. В большом светлом зале висели на стенах фотографии тех мест, где залегают крупнейшие месторождения якутских алмазов, в застекленных витринах лежали образцы кимберлитовых пород.
Потом мы попали в физическую лабораторию. Здесь стояли большие мудреные приборы. Одни из них предназначались для извлечения алмазов из коренных пород, с помощью других физики старались проникнуть в глубь алмазного кристалла и постичь его тайну. Устройство этих машин было так сложно, что я даже не решился спрашивать о них у начальника лаборатории Владлена Красова, молодого человека с университетским значком. От него я только узнал, что физическая лаборатория Амакинской экспедиции имеет такие приборы, которых не сыщешь во всей Восточной Сибири.
Но, несомненно, самой интересной оказалась кристаллографическая лаборатория. Здесь в огороженном книжными полками углу в старом вольтеровском кресле сидел седоголовый человек. Это был Михаил Андреевич Гневушев, величайший, как сказал Юркевич, дока по части алмаза и большой знаток всех тайн, заключенных внутри этого загадочного минерала.
На столе у Гневушева, возле микроскопа, лежала разбитая на мелкие кусочки «радуга». Это были алмазы. Я так и впился в них глазами.
— Действует? — улыбнулся Гневушев. — Каждый, кто впервые видит вместе столько алмазов, несколько минут не может оторваться от них.
Оторваться было действительно трудно. Это были первые наши отечественные алмазы, которые я видел так близко и в таком количестве.
Михаил Андреевич взял на ладонь несколько кристаллов и подбросил их, как это делают при игре в речные камешки. У меня екнуло сердце. Мне казалось, что такое фамильярное обращение просто оскорбительно для алмазов.
Разглядывая алмазы и не переставая удивляться щедрым дарам якутской земли, я застрял в комнате Гневушева на целых полчаса. Михаил Андреевич терпеливо отвечал на все вопросы, но в то же время как-то недвусмысленно поглядывал на часы. С некоторым, правда, опозданием я понял, что мешаю Гневушеву работать. Но Михаил Андреевич представлял для меня такой большой интерес, что терять его из виду было никак нельзя. Мы договорились о встрече в тот же день, после работы.
Начальник кристаллографической лаборатории оказался поистине кладезем научных познаний об алмазах. Мы просидели с ним до утра. Уходя от Михаила Андреевича, я уносил с собой пачку исписанных блокнотов. Вот что в них было записано:
«…Впервые с научной точки зрения необычную твердость алмаза пытался описать римский естествоиспытатель Плиний Старший в своей книге «Естественная история». Плиний говорил, что алмазы обладают несказанной твердостью и так сопротивляются ударам, что железо молота и наковальни разлетается на куски.
Чем же можно подействовать на алмаз? Римский ученый давал весьма оригинальный рецепт: оказывается, алмаз размягчается от… горячей козлиной крови. Честь этого открытия Плиний отдавал всемогущему божеству.
Несмотря на многие небылицы, содержащиеся в книге Плиния, он записал одну очень интересную мысль. Говоря о формах алмазов, римский ученый указывал, что алмазные кристаллы напоминают как бы две крепко соединенные кегли, приставленные друг к другу своими основаниями. В этом наблюдении Плиния была первая, пока еще робкая, догадка о форме кристаллической решетки алмаза.
Первые, по-настоящему научные познания алмаза, безусловно, связаны с изобретением методов его шлифовки. Интересно, что исследованием алмаза занимался, несмотря на всю свою занятость в других отраслях науки, Михаил Васильевич Ломоносов. В первом русском естественноисторическом музее — Кунсткамере, открытой еще Петром I, был один неотшлифованный алмаз. Этот кристалл и изучал Ломоносов.
Ломоносов одним из первых произвел измерение углов на кристалле алмаза. В своем трактате «О слоях земных» он писал, что драгоценные камни, в том числе и алмазы, при своем образовании следуют законам геометрических углов и плоскостей. Михаил Васильевич высказал замечательную пророческую мысль о том, что причиной необычайной твердости алмаза является «сложение его из частиц, тесно соединенных».
…В середине XVII века во Флоренции было сделано открытие, окончательно возведшее алмаз в сан божественного и непостижимого человеческим разумом камня. При нагревании кристалла алмаза в закрытом стеклянном сосуде он на глазах изумленных испытателей бесследно исчез. Все были потрясены. Долгие годы ученые бились над объяснением этой загадки, и только спустя много лет удалось выяснить, что алмаз принадлежит к горючим веществам. Он горел без дыма, без копоти, как бы растворялся в воздухе».
«В XVIII веке английский химик Теннан сжег алмаз в плотно закрытом золотом футляре, наполненном кислородом, и установил, что получившийся при этом газ является углекислым газом — CO2, а последний, как известно, состоит из углерода и кислорода. При сжигании алмаза в закрытом сосуде, кроме самого алмаза и кислорода, ничего не было. Кроме того, весовое количество углерода в углекислом газе в точности соответствовало весу сгоревшего алмаза. Вывод напрашивался сам собой: алмаз — чистый углерод.
Так разгадали, наконец, химическую тайну алмаза. Было установлено, что он состоит только из одного химического элемента — углерода. Божественный, непостижимый камень вставал в один ряд с таким обычным и широко распространенным веществом, как уголь, также состоящим из одного углерода.
Последующее изучение алмаза все больше и больше приводило ученых в замешательство. По своему составу алмаз оказался абсолютно тождественным графиту, образующему в природе целые залежи. Но в противоположность алмазу, самому твердому из всех известных веществ, графит являлся одним из самых мягких минералов.
Алмаз был прозрачен, сверкал на солнце. Графит имел серо-стальной цвет и, наоборот, отличался непрозрачностью. Алмаз весил в полтора раза больше графита. И все же, несмотря на его полное несходство с графитом, оба этих минерала целиком состояли из одних и тех же элементарных частиц — атомов углерода. Было над чем поломать голову.
Проникнуть в тайну алмаза и графита удалось только с помощью рентгеновских лучей. Ученые установили, что различие между алмазом и графитом объясняется неодинаковым пространственным расположением атомов углерода внутри кристаллов этих минералов.
При образовании алмаза атомы углерода под влиянием определенной тёмпературы и давления, обычно очень высоких, группируются в компактную, сжатую форму, в которой атомы располагаются строго симметрично и находятся очень близко друг от друга. Получается крепкая, не поддающаяся разрыву кристаллическая решетка. Отсюда и необычайная твердость алмаза.
Под действием же менее высоких температуры и давления атомы углерода соединяются в более разреженную и менее компактную структуру графита. Оттого, что кристаллическая решетка графита непрочна и менее крепка, чем у алмаза, этот минерал обладает способностью оставлять часть своих атомов на листе бумаги. Поэтому графит употребляется в качестве грифеля для карандашей.
…Кристаллическая решетка алмаза — это поистине чудо природы. Кажется, нет в природе ничего другого, что бы в своем естественном виде имело столь четкую, такую «продуманную» структуру, все части которой так «логично» были бы подчинены одному замыслу — не дать разъединить себя. Во всем органическом мире вы не найдете больше таких «дружных» атомов, как атомы углерода, образующие алмаз.
Твердость обеспечила алмазу выдающуюся роль в технике. Что же такое твердость алмаза с точки зрения науки? Вообще под твердостью всякого тела подразумевается его способность сопротивляться проникновению в себя другого, более прочного тела. Для алмаза такого «другого» тела вообще не существует. Алмаз не пропускает в себя ни одно из известных до сих пор веществ, кроме самого же алмаза. Зато сам он проникает в любое вещество и соединение. Твердость алмаза принято считать за предел вообще всякой твердости».