Знание-сила, 1999 № 11-12 (869,870)

Элемент непредсказуемости

Помню, лет двадцать тому назад путешествовал по отрогам Тянь-Шаня вместе с отрядом геологов Института экспериментальной минералогии АН СССР. Начальник нашей экспедиции Николай Иванович Безмен рассказывал мне, что в своей лаборатории на специальной установке он воспроизвел процессы, происходившие в момент горообразования. И получил сенсационные результаты: в застывшем слое расплава тяжелые элементы оказались в верхней части,тогда как по общепринятым законам кристаллизационной теории они должны быть внизу. И теперь, чтобы подтвердить свои экспериментальные данные, ему необходимо было найти в природе те же явления.

Известно же: кто ищет – тот находит. Так было и с Николаем Ивановичем. На Тянь-Шане он-таки нашел желанные образчики и с тех пор настойчиво продолжает разрабатывать эту «золотую жилу».

И вот сегодня мы сидим дома у Николая Ивановича. Он давно уже доктор наук, занимает солидную должность ведущего научного сотрудника Института экспериментальной минералогии РАН.

«С тех пор, как мы повстречались на Тянь-Шане, – повествует Николай Иванович, – все мои экспериментальные исследования направлены на моделирование тех природных процессов, которые происходили в глубинных магматических слоях геологических массивов. В конечном итоге мы должны построить некую модель, которая бы объясняла все различия, все частности и отклонения. Что иногда получается? Процесс один, а результаты разные.

А началом всего послужил первый элемент из таблицы Менделеева – водород. Самое интересное, что водород имеет такое загадочное свойство: это элемент непредсказуемости. Он не фиксируется в минералах, его нет в горных породах, и нет такого индикатора, который мог бы позволить сказать, что вот это месторождение, этот магматический очаг возникли благодаря его присутствию. Хотя на самом деле он играл при всем этом главную роль».

«Ну, хорошо! А откуда изначально берется водород?» – перебиваю я Николая Ивановича.

«Водород сидит в самом центре нашей планеты – в ядре и вокруг него. Далее идет плотная мантия. Но водород спокойно мигрирует через толщу горных пород. Когда Земля была молодая, водорода в глубинах было значительно больше. Процесс оттока водорода был разный в разное время. Но такая миграция существовала изначально, он уходил наружу по всей Земле. Когда же его стало меньше, процесс стабилизировался, и водород стал выходить по особым зонам, вдоль разломов океанических хребтов.

И вот оказывается, что жизненный тонус планеты зависит от количества водорода в ядре и близ его поверхности. Если выйдет весь водород, то внутренняя жизнь Земли остановится.

Конечно, современная жизнь на Земле возникла при определенном потенциале кислорода. Но если быть объективным, то началом всех начал на нашей планете мы обязаны водороду. Именно динамический цикл водорода, процесс его поступления из недр Земли, а не углерода, как было принято считать раньше, и стал источником зарождения жизни на Земле.

Человечество очень долго не понимало роли водорода в жизненных процессах Земли.

В работе нашей лаборатории, на наших опытных установках присутствие даже небольшого количества водорода приводит к резкой смене эволюции магматических расплавов. Мы наблюдаем, как происходит дифференциация магмы, обособление рудного вещества, то есть уже в жидком виде идет распределение полезных ископаемых между одной и другой жидкостями. Работает термодинамический закон распределения. И это опять-таки признак того, что здесь когда-то был водород.

Выходит, все горные массивы образовались благодаря водороду, хотя на конечном результате его нет, а фиксируется только кислород.

Уже много лет я пытаюсь доказать человечеству, что жидкостная дифференциация существует и работает. Доказываю не на словах, а экспериментально» – говорит Николай Иванович.

Более двадцати лет Безмен занимается экспериментами,у него в пробирке выросли целые массивы горных хребтов. Не выходя из лаборатории, можно увидеть, как реально при разных температурах, в разных массах происходит расслоение и разного вида дифференциация. Но приверженцы традиционной теории кристаллизации, общепризнанной на сегодня, не воспринимают опыты Безмена, хоть об стенку головой бейся.

А от типа дифференциации зависит тип рудного месторождения. Безмен может сказать, например, перспективен ли данный массив, в какой части разреза надо искать месторождение, какая там ожидаемая рудная концентрация. А это уже не абстрактная теория, но практика. И ведь интересно – то, что предлагает Безмен, сотни раз проверено в эксперименте, длившемся двадцать лет. И метод, предложенный им, и механизм совершенно новые, основанные не на миграции минералов, а на миграции кластеров, определенных сгущений, легко дешифрируемых. Их даже можно измерить при помощи электронной микроскопии. Николай Иванович показывает: смотрите, вот кластер, а вот эти кластеры содержат рудные компоненты. Его методика уникальна, подобных в мире нет. И что же? «В своем отечестве пророка нет». Особенно в нашем отечестве.

Наконец, несколько слов о приборе, на котором работает Безмен. Это «установка высокого газового давления», она стандартная и в обиходе называется просто «бомбой». Состоит эта «бомба» из мощного цилиндра, внутри которого несколько меньших цилиндров, толщина стенок порядка 20 -25 сантиметров. Диаметр внутренней трубы 50 миллиметров. Там находится печь и создается давление газом (аргоном) до десяти килобар. Главный «фокус» установки – водородные ячейки, которые позволяют контролировать смеси газа с водородом. Это есть «ноу-хау» Николая Ивановича.

Ему удалось найти такие металлы, которые задерживают водород. При высокой температуре в горячей зоне газ насыщает испытываемые образцы, а выйти наружу не может. Его здесь удерживает мощное магнитное поле. Каким образом? Водород растворяется в металлах и находится в них в виде протонов, а магнитное поле удерживает зти протоны. Вот таким ловким маневром удалось накинуть «уздечку» на самый юркий элемент из таблицы Менделеева и держать его при высоких температурах в узде столько времени, сколько необходимо.

P.S. Наиболее крупное за последнее время извержение вулкана Толбачик на Камчатке сопровождалось огромным выбросом водорода, причем водород первым достигал поверхности, формировал трещины. Таким образом, в глубинах Земли, в очагах расплавленных пород водород находится в магме в растворенном виде. По мере эволюции магматических камер он выделяется в виде газа.

Возникает вопрос: можно ли добывать его? Безмен считает, что уже сейчас технические возможности позволяют с помощью скважин достигнуть зон расплавленных пород, где ожидаются высокие концентрации газообразного водорода. Эти зоны находятся глубоко под водой, в срединно-океанических хребтах, но не на большой глубине пород океанического дна (500-1000 метров). Его эксперименты по изучению эволюции магм, формирующих породы океанического дна, показали, что такой набор пород может образоваться только в присутствиИгводорода. По его мнению, магматические месторождения водорода – это источники наиболее экологически чистой энергии будущего.

Юлий Данилов