Журнал «Вокруг Света» №12 за 2008 год

Нерукотворное чудо — пещера Найка, расположенная в мексиканском штате Чиуауа, была обнаружена совершенно случайно. Гигантские прозрачные кристаллы гипса поразили воображение даже самых опытных геологов и спелеологов. Им еще предстоит раскрыть тайну этого фантастического, мощного и одновременно очень хрупкого мира, созданного Природой.

Большинство из нас при упоминании гипса представляют себе порошкообразный материал, который используется в медицине и строительстве и который добывают в больших карьерах. Этот широко распространенный в природе минерал действительно отлагался в разные геологические периоды в виде мощных осадочных слоев. Кроме того, его отдельные кристаллы и прослойки часто встречаются по берегам соленых озер и морей. А в пустынных и полупустынных местностях гипсовые желваки и прожилки лежат буквально под ногами — они образовались недавно прямо в верхней части грунта. Дело в том, что кристаллизация гипса в сухом воздухе и при резких перепадах температуры в засоленных песках начинается утром и продолжается по мере повышения температуры окружающей среды, а к вечеру с наступлением похолодания этот процесс прекращается. Так изо дня в день растут отдельные кристаллы, форма которых очень разнообразна: они могут быть таблитчатыми, длиннопризматическими, столбчатыми, игольчатыми или сдвоенными, образуя так называемые «ласточкины хвосты». Нередко из них получаются причудливые агрегаты: волокнистые, дендритные (похожие на деревья), скелетные, радиально-лучистые, «розочки». Но их размеры не превышают несколько сантиметров, достигая максимум первых метров. Все зависит от условий, которые требуются для роста гипсовых кристаллов.

Пещеру кристаллов, расположенную на глубине 300 метров в руднике Найка, обнаружили в 2000 году. Фото: SPL/EAST NEWS

Помните школьный опыт по выращиванию кристаллов соли в домашних условиях? Точно так же можно вырастить и кристаллы васильково-синего медного купороса, зеленого железного купороса, разноцветных квасцов и многих других солей, хорошо растворимых в воде. Растворимость гипса хуже, чем у перечисленных соединений, поэтому получать его кристаллы в домашних условиях дольше и труднее. А вот в природе, которая не ограничена во времени, существуют естественные «лаборатории» по выращиванию удивительно красивых гипсовых кристаллов — это пещеры.

Чаще всего полости в земной коре образуются водой, которая размывает горные породы и растворяет слагающие их минералы. Лучше всего растворяются известняки, поэтому большинство пещер расположено именно в таких породах. В каждой создается особый микроклимат, который и диктует, какие минералы и в каком виде будут там кристаллизоваться. Из-за своей хорошей растворимости гипс в пещерах встречается очень редко, до недавнего времени было известно всего три места на Земле, где его можно увидеть в большом количестве. Это карстовые полости Кугинатгтау в Туркмении , Гваделупского хребта и гор Эль-Капитан в американском штате Нью-Мексико. Самые крупные кристаллы гипса можно наблюдать в пещерах Кап-Кутан (Туркмения) и Лечугия (Нью-Мексико). Они достигают длины 5 метров, но огранка их несовершенна: грани короткие и кривые. Так называемые «елочки» высотой 3—4 метра представляют собой не один кристалл, а множество сросшихся. Одиночные довольно крупные кристаллы есть в пещерах Гран Жеода в Испании , Дебар в Македонии , Раура в Перу . В пещерах Подолии, на Западной Украине, проявления гипса более умеренные и значительно мельче. Крошечные единичные кристаллы можно увидеть на стенах знаменитой Кунгурской пещеры Предуралья . Но все эти места не идут ни в какое сравнение с полостями мексиканской горы Найка, где обнаружены гигантские гипсовые, прозрачные и совершенной формы кристаллы.

Сотни тысяч лет гипсовые кристаллы росли в замкнутой полости, наполненной горячим минеральным раствором. Фото: SPL/EAST NEWS

Находка, безоговорочно признанная уникальной всеми специалистами мира, была сделана в 2000 году на севере Мексики , в районе, где более 200 лет добывают цинковую, свинцовую и серебрянную руды. Разрабатывая тоннель на глубине 300 метров, рабочие наткнулись на полость с огромными призматическими кристаллами. Далее, по ходу тектонического разлома, располагались еще две схожие полости. Детально исследовать находку сразу не смогли из-за высокой температуры — около 60 °С и 100-процентной влажности. Возможность ее осмотреть появилась позже, когда разгерметизированная пещера немного остыла. Она оказалась буквально сплошь поросшей кристаллами гипса, самые крупные из которых достигали длины 13 метров. Гипс — минерал мягкий. Его твердость по шкале Мооса соответствует 2. Но мегакристаллы оказались настолько прочными, что выдерживали вес человека.

Породы, где размещается пещера Найка, — обычные известняки, но под ними покоится магматический очаг, служащий источником горячих минерализованных растворов — гидротерм, которые и способствовали образованию полиметаллических руд, а также раствора сульфата кальция, или ангидрита, который, как полагают ученые, и оказался исходной средой для гипса. Массивные жилы ангидрита рассекают месторождение во многих местах. Для его образования есть все нужные компоненты. Источником кальция мог служить известняк, а серы — полиметаллические сульфидные руды. Такое минеральное сочетание близ пещер встречается часто, но вот кристаллы гипса в них чрезвычайно редки. Почему же они образовались в Найке? Исследование только в самом начале, но уже удалось установить условия роста кристаллов из раствора. Испанские и мексиканские кристаллографы, опубликовавшие статью в журнале Geology в 2007 году, изучили состав жидкости, попавшей в кристаллы, и провели лабораторные эксперименты. Раствор, из которого они сформировались, должен был сохраняться в очень узких и устойчивых рамках, которые соответствуют приблизительно 54 °С и почти 100% влажности. Кроме того, камера, где росли кристаллы, не имела сообщения с поверхностью, как обычные пещеры, поэтому сложившийся в ней комплекс условий не менялся длительное время, по крайней мере, тысячи лет. Их рост ограничивался только размерами пещеры.

Гипс — очень хрупкий минерал, но кристаллическая форма придает ему прочность. Фото: SPL/EAST NEWS

Для того чтобы вести добычу в местных горах, из проходных тоннелей необходимо было откачать воду. Так, еще не зная о существовании уникальных пещер, их осушили и таким образом открыли возможность их обнаружения. Собственно же вскрытие полостей можно назвать началом их конца — от контакта с воздухом кристаллы гипса будут со временем мутнеть и разрушаться. Чтобы не допустить этого, при входе в пещеру смонтировали дверь, которая отделяет ее от остального пространства вентилируемой шахты. Но это, конечно, временная мера, к тому же присутствие людей сказывается негативно — они неизбежно разрушают кристаллы, пополняют ими музеи и частные коллекции. Такое уже случилось с открытой на этом же месторождении в 1910 году пещерой Мечей, лишившейся на данный момент большей части своих красот. Поэтому в 2006 году был запущен проект, цель которого — оградить уникальный природный объект от уничтожения: международная команда ученых и спелеологов в течение двух лет изучала пещеру и документировала увиденное.

В процессе работы было сделано немало открытий. Чего только стоит одна находка пыльцы и микроорганизмов, захваченных гипсом в процессе роста! Кроме того, здесь обнаружили 30 минералов, 7 из которых ранее в пещерах не встречали, а один из них вообще неизвестен науке. Изотопное датирование, а также прямой эксперимент по росту кристаллов позволили установить примерный возраст самых крупных из них — от 500 до 200 тысяч лет. Результаты исследований пещеры, не имеющей аналогов в мире, еще предстоит обработать, но их значимость не подлежит сомнению.

Проект «Найка» — http://www.naica.com.mx

Владимир Чернавцев

Астронавты налаживают систему дегазации жидкостей для биологических экспериментов в условиях микрогравитации в лаборатории «Дестини» на МКС. Фото: SPL/EAST NEWS

Для человека космос — предельно враждебная среда. По сочетанию неблагоприятных факторов у космической пустоты нет земных конкурентов, разве что открытый огонь. Полет проходит практически в полном вакууме, невесомости, при очень больших перепадах температур и под воздействием ионизирующих излучений. Но и в таких условиях человек научился не просто выживать, а продуктивно работать — с помощью специального оборудования.

Даже сейчас, когда опыт околоземных полетов исчисляется годами, обеспечение жизнедеятельности в космосе остается чрезвычайно сложной технической и медицинской задачей. Ее решение возложено на систему обеспечения жизнедеятельности (СОЖ). Иногда также используют термин «системы жизнеобеспечения» (СЖО). В их число входят устройства и запасы для бесперебойного снабжения экипажа воздухом, водой и пищей, для очистки воздуха и воды, регулирования температуры и санитарно-гигиенического обеспечения.

СОЖ работает непрерывно, начиная с посадки экипажа в космический корабль на стартовом комплексе и заканчивая приземлением спускаемого аппарата. К системе предъявляются весьма жесткие требования. В первую очередь от нее требуется надежность, обеспечивающая на всех этапах полета безопасность и комфортные условия для работы экипажа. При этом она должна быть неприхотливой в обслуживании. И, конечно, как все остальные системы космического корабля, СОЖ должна иметь минимально возможные объем, массу и энергопотребление.