Магнетит на Луне

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Как вы думаете, можно ли вышибить из чугунной сковородки алмазы? А почему бы и нет? Теоретически — возможно, потому что чугун — это сплав железа с углеродом, в котором углерода не меньше 2,14%.
А алмаз — это одна из аллотропных модификаций углерода. И если чугунной сковородкой, только настоящей чугунной, как следует шарахнуть по прочной преграде, то от удара углерод внутри чугуна, а это графит, превратится в другую аллотропную модификацию — алмаз.

Тут, конечно, удар должен быть очень сильным. В моем мысленном эксперименте сковородку надо швырнуть на преграду ударной волной, то есть с большой, сверхзвуковой скоростью. И тогда в момент удара разовьется достаточное давление, чтобы графит превратился в алмазы.

Они, разумеется, из сковородки не посыплются. Но могут образоваться внутри чугуна. Махонькие, конечно, не знаменитый алмаз «Орлов» с половину куриного яйца.

Это — мой мысленный эксперимент, который хотелось бы провести вживую. Можно сказать — игра воображения. Но у нее есть вполне научные основания. Сегодня искусственные алмазы получают из графито-металлической смеси с помощью ударного метода — в аппаратах высокого давления.

Собственно, таким способом их делают уже 70 лет. Несколько тысяч атмосфер, несколько сот градусов, и графит превращается в алмаз при легкой каталитической помощи железа.

Обо всем этом я подумала, когда прочитала научную статью китайских геохимиков. Вы, наверное, помните, что в 2020 году китайская автоматическая межпланетная станция «Чаньэ-5» побывала на Луне, собрала образцы грунта и вернулась на Землю. Кстати, космический аппарат «Чаньэ» назван так в честь китайской богини Луны ЧанъЭ. Тоже красиво.

23 ноября 2020 года аппарат запустили, 1 декабря он прилунился и начал собирать образцы с поверхности Луны, а 16 декабря он доставил эти образцы на Землю. И конечно, геохимики принялись их изучать.

И нашли в них частицы магнетита, который редко встречается в лунных образцах. Магнетит — это один из оксидов железа с магнитными свойствами. Богатые залежи этого минерала, из которого добывают железо, расположены на Курской магнитной аномалии.

Собственно, она потому и называется «магнитная аномалия», что здесь, из-за залежей магнетита, стрелка компаса бешено вращается и не может найти положение покоя.

Геохимики внимательно изучили вещества, окружающие вкрапления магнетита в лунный грунт, и пришли к выводу, что лунный магнетит образовался в результате сильной бомбардировки лунной поверхности метеоритами.

В момент сильного удара развивается большое давление, порода разогревается и происходит трансформация веществ, содержащихся в грунте. В моей истории графит превращался в алмаз. А здесь, на Луне, сульфид железа превращался в магнетит.

Так китайские геохимики установили, что намагниченный минерал магнетит более распространен на лунной поверхности, чем думали прежде. Ученые полагают, что из-за ударов крупных объектов, скорее всего, и возникли лунные магнитные поля.

Мораль сей басни такова — большие давления и высокие температуры, а такие условия на Земле и других планетах не редкость, могут трансформировать вещества и менять их свойства. Впрочем, химики прекрасно это знают. Но это еще не конец истории.

Давайте теперь с Луны перенесемся в Лондонское метро. Оно, конечно, старейшее в мире, но в целом — по просторности, комфорту и красоте — оно так себе, на мой взгляд. Ему до нашего, московского, как до Луны. Однако кое-что интересное здесь есть.

Британские ученые решили исследовать качество воздуха в лондонской подземке, в частности — какие частицы в нем болтаются. Они взяли 39 образцов пыли с платформ, в билетных залах и в кабинах машинистов поездов.

Оказалось, что половина всех частиц, загрязняющих воздух в лондонском метро, — это магнитные частицы, содержащие железо. В основном это был магнитный оксид железа маггемит (не магнетит, не гематит, а что-то среднее между ними).

Частицы крошечные, диаметром от 5 до 500 нанометров, а средний диаметр составлял 10 нанометров. Некоторые частицы были собраны в более крупные кластеры, диаметром от 100 до 2000 нанометров.

Эти ультрадисперсные частицы могут попадать в кровь пассажиров, что не есть хорошо. Потому что ни в астме, ни в сердечно-сосудистых заболеваниях нет ничего хорошего. Но интересно, откуда эти частицы взялись в метро?

Думаю, вы уже догадались. Да, они образуются при трении колес и тормозов о рельсы. В этот момент давление и температура поднимаются, и в результате из мельчайших частиц отделившейся стали образуются частицы магнитного минерала маггемита.

Они слишком мелкие, чтобы их можно было легко заметить, но не безобидные. Теперь ученые вырабатывают рекомендации, как эти частицы постоянно мониторить, как их убирать из метро. Не знаю, проводились ли подобные исследования в московском метро. Но физика и химия одинаково работают что в Лондоне, что в Москве. Поэтому нашим метрополитеновцам стоило бы присмотреться к этим результатам, полученным британскими учеными.