Доцент кафедры минералогии Санкт-Петербургского государственного университета Олег Верещагин выступил с лекцией, что такое минералы, как они образуются, почему до сих пор открываются новые разновидности и чем отличается «земная» минералогия от космической.
По его словам, важная причина интереса к предмету проста: минералы не только научно интересны, но и визуально красивы. «Большинство людей могут не представлять, что такое минерал, но, если сказать “изумруд”, “рубин” или “алмаз”, картинка возникает сразу», – отмечает он. Красота, однако, только первый слой. За ней стоят сложные химические и физические закономерности, которые минералогия пытается описать.
Современное рабочее определение, с которым Олег Верещагин познакомил слушателей, звучит так: минерал – это природное химическое соединение с кристаллической структурой. Важны три момента: состав, структура и природное происхождение. Именно их должен доказать исследователь, который подает заявку на регистрацию нового минерала.
При этом исторически определение было менее строгим, что породило ряд исключений. В списке, утвержденном Международной минералогической ассоциацией, значатся, например, опал – аморфное вещество без кристаллической решетки – и даже ртуть, которая при обычных условиях жидкая. Эти «артефакты» связаны с тем, что минералогия как наука очень древняя, а пересмотры классификации не всегда успевают за развитием методов.
Верещагин объяснил, что минералы не только открывают, но и дискредитируют – пересматривают статус по мере накопления данных. Показательный пример – лонсдейлит, минерал, названный в честь исследовательницы. Его долго считали самостоятельной модификацией углерода, отличной от алмаза и графита.
«Последние работы показывают, что, по всей видимости, отдельного минерала нет, а есть сильно искаженный алмаз с прослойками графита», – рассказал ученый. Возникает дилемма: с научной точки зрения название следовало бы снять, но оно уже закреплено в литературе и связано с конкретным человеком, и сообщество не всегда готово к таким решениям.
Правила наименования новых минералов тоже отражают баланс научной точности и традиции. Первооткрыватели предлагают название сами – в честь ученых, людей, связанных с геологией, иногда организаций или месторождений. Комиссия отдельно голосует по двум вопросам: признавать ли минерал новым и утверждать ли предложенное название. Бывали случаи, когда имена вызывали дискуссию: например, попытки назвать минерал в честь добывающей компании воспринимались как реклама, а имена спорных политических фигур отвергались. «Минералов гораздо меньше, чем биологических видов, и сообщество более узкое, поэтому чаще выбирают имена людей, действительно связанных с минералогией», – пояснил Верещагин.
Сколько минералов существует в природе, неизвестно. Сегодня описано около 6000 видов, а в год по миру открывают порядка сотни новых. «Точное число – повод для спекуляций: в определении нет ни слова о размерах кристалла», – отметил он. Современные аналитические методы позволяют изучать микроскопические и даже субмикроскопические участки. Один кристалл, состоящий из зон разного состава, формально может включать несколько различных минералов. Многие открываемые сейчас разновидности имеют размер меньше микрона – в тысячу раз меньше миллиметра. Иногда новые минералы можно увидеть невооруженным глазом, но такие находки редки.
Наиболее резонансные открытия связаны с глубинными оболочками Земли и космическими объектами. Один из минералов, обнаруженный в алмазе и предположительно распространенный в больших объемах в недрах планеты, был описан в журнале Science – для минералогии это исключительный случай. Сегодня внимание ученых привлекают образцы, доставленные с малых тел Солнечной системы. «Сейчас очень интересны миссии к кометам и астероидам, таким как Бенну и Рюгу. Там 90 процентов исследований – это минералогия», – продолжил Верещагин. Эти данные помогают понять, откуда взялись элементы на Земле и как могли формироваться предпосылки для жизни.
Космические тела с минералогической точки зрения сильно отличаются от земной коры. В метеоритах количество минералов обычно на порядок меньше, чем на Земле, но встречаются типы, которых мы здесь не наблюдаем. Причина в других условиях – прежде всего в другом уровне кислорода и воды. На Земле высокая окислительная среда и наличие биосферы радикально меняют набор возможных соединений. «Мы привыкли, что кремний связан с кислородом – кварц, полевые шпаты, силикаты. А в некоторых видах метеоритов есть силициды, соединения, где кремний без кислорода и связан с металлами», – пояснил лектор.
По словам Верещагина, достоверных данных о минералогии других планет пока мало: образцы с Луны получены из ограниченных районов, вещество Марса изучается в основном по метеоритам, а многие космические породы трудно однозначно привязать к источнику. Тем не менее уже понятно, что за пределами Земли существует несколько «семейств» минералогических условий, отличных от нашей планеты. Отдельная область его работы – исследование железных метеоритов, где основой служит самородное железо, практически не встречающееся на Земле из‑за окислительные среды. Результаты показывают, что часть «космических» минералов может формироваться и в земных условиях, хотя редко и в специфических обстановках.
Таким образом, минералогия, по словам Олега Верещагина, остается живой и развивающейся наукой: новые минералы продолжают открывать, старые – пересматривают, границы между земной и космической минералогией становятся все более проницаемыми, а кристаллы – от гигантских до субмикроскопических – рассказывают истории о том, как устроена наша планета и окружающий ее космос.
Сергей Исаев
Фото - https://ru.wikipedia.org/
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии