Как алмазы образуются под давлением
На своей солнечной кухне в Ноэ-Вэлли Руби наблюдала, как крошечная искорка танцует на руке ее матери, когда та мыла овощи. «Что это за маленький огонек, мам?» — спросила Руби, наклонившись над стойкой. Ее мать улыбнулась, пошевелив пальцами так, что мерцание превратилось во вспышку. «Это от крошечного бриллианта в моем кольце; он любит ловить солнечный свет».
Руби постучала своим карандашом для рисования по тетради. «Но этот грифель такой темный и мягкий, и он все время ломается!» — сказала она, смущенная. Ее отец, помешивая что-то в кастрюле на плите, усмехнулся. «В этом-то и удивительное, Руби. Алмаз в мамином кольце и графит в твоем карандаше сделаны из одного и того же: чистого углерода».
«Как один и тот же ингредиент может сделать одно суперпрочным, а другое таким мягким?» — вслух задалась вопросом Руби, её глаза затуманились, когда она представила ответ. Яркая кухня, казалось, исчезла, сменившись путешествием глубоко в Землю. Она представила, как спускается всё ниже и ниже, сквозь мили твёрдой породы в место сокрушительной темноты и интенсивного, пылающего жара.
«Сто миль под твоими ногами находится верхняя мантия Земли, естественная лаборатория», — казалось, звучал в ее сознании голос отца. «Здесь давление более чем в пятьдесят тысяч раз выше, чем на поверхности. Температура составляет обжигающие две тысячи градусов по Фаренгейту, достаточно горячо, чтобы расплавить сталь». В этой невероятной печи повсюду дрейфовали неупорядоченные атомы углерода.
Огромный, невидимый вес планеты начал сжимать атомы со всех сторон. «Это напоминает мне слова писателя Томаса Карлайла», — подумала Руби, вспомнив цитату из книги. — «Нет давления — нет алмазов». Он говорил о людях, но для этих атомов это буквально правда!»
Под этим невероятным давлением и жаром атомы углерода не могли оставаться разрозненными. В одно мгновение они сцепились вместе, образуя идеальную, взаимосвязанную трехмерную структуру, называемую тетраэдрической решеткой. Эта новая структура была невероятно прочной и стабильной, превращая простой углерод в крошечный, безупречный алмаз.
«Но как они вернулись на поверхность?» — представила Руби свой вопрос. Внезапно мощное, глубинное вулканическое извержение прорвалось сквозь мантию. Сверхбыстрый столб расплавленной породы, называемый кимберлитовой трубкой, взмыл вверх, неся с собой новообразованные алмазы. Этот экспресс-лифт на поверхность охладил их так быстро, что у них не было времени снова превратиться в графит.
Глаза Руби снова сфокусировались на кухне, мысли мчались. Она уставилась на кольцо матери, затем на мягкий, серый кончик своего карандаша. «Ого», — выдохнула она, глядя на родителей. «Значит, единственная разница между алмазом и грифелем моего карандаша в том, как расположены их атомы?» Ее папа гордо кивнул: «Именно! Один и тот же ингредиент, разные рецепты».
«Углерод повсюду!» — добавил ее отец, постучав себя по груди. «Мы — углеродные формы жизни; это строительный блок для всех живых существ на Земле». Ее мать указала на деревянную вазу для фруктов на прилавке. «Древесина в этой вазе, яблоко в ней, даже воздух, который мы выдыхаем, содержит углерод».
Руби схватила свой блокнот, широко улыбаясь. «Значит, Земля использует сверхвысокое давление, чтобы превратить одну из самых распространенных вещей во Вселенной в одну из самых твердых», — сказала она, подытоживая свое открытие. Она посмотрела на синее пламя на газовой плите, ее любопытство снова разгорелось. «Итак, если давление создает алмазы... что такое тепло, и как огонь становится таким горячим?»