Твердая вода (лёд как минерал)
Твердая вода (лёд как минерал)
А теперь о минерале, с которым мы имеем дело каждый день и много раз. Речь идет о воде. Мы так привыкли к ней – в виде струи дождя или струйки, льющейся из крана, озера, реки, моря, что нам кажется: так было всегда. Сто лет назад было открыто, что вода состоит из двух летучих газов. Удивительное открытие сделал Лавуазье, французский физик. Но мы Знаем и другое: вода может становиться твердой. Что такое твердая вода? Это лёд.
В морозное утро окно наше часто покрывается фантастически красивым узором из белых веток, листочков, и тут же за окном, словно вырезанные ножничками, тонкие серебристо–белые снежинки летят и ложатся на сугробы. Чудесны эти шестиугольные звездочки с острыми краями! А с крыши свесились сосульки, большие и маленькие – замерзшие струи воды. Вот она – твердая вода, или один из важнейших и удивительнейших, но пока мало изученных минералов – лёд.
Снежинки, узоры на окне – кристаллики этого минерала. Правда, перед нами не до конца сформированные кристаллы. Время их кристаллизации не тысячи лет, как других минералов, а мгновение, поэтому подобные образования называют кристаллическими скелетами. Лед на замерзшей реке состоит именно из таких кристаллических скелетов.
Твердая вода – минерал временный. Периодический. Есть области, где этот минерал – большая редкость. Например, в Тегеране, столице Ирана, делают специальные бассейны из глины, окруженные высокими стенками. Они защищают воду от солнца. Если случаются заморозки, на воде сверху образуется тонкий ледок. Его бережно собирают и отводят в специальные подземные помещения, где засыпают плотным слоем глины.
А вот на севере и в полярных областях такого минерала сколько угодно. На островах Северного Ледовитого океана среди пластов глины, песка и наносов находятся слои льда, словно это еще одна обычная горная порода. Пластины прекрасного озёрного льда здесь применяют вместо стекла, вставляя его в окна. Об этом писал исследователь и путешественник В. Стефенсон, рассказывая о жизни эскимосов на реке Медной в полярной Канаде.
Иногда лед встречается в образованиях, происхождение которых трудно понять и разгадать. Например, после ясных морозных ночей в Заполярье можно увидеть тонкие блестящие на солнце стебельки льда. На концах их – песчинки и небольшие гальки. Вырастая, они подняли их с поверхности земли. Сначала можно даже не заметить сами стебельки под шляпками галек и песка, но если подойти поближе и вглядеться – откроется целый луг прозрачных ледяных стеблей.
Длина этих ледяных кристалликов может быть от 2 до 10, а то и до 15 сантиметров. А там, где места защищены от ветра, стебельки могут быть особенно крупными – толщиной до 0,5 миллиметров. Стебельки льда часто соединяются друг с другом по два и три и сообща поднимают гальку. Такая форма кристаллизации льда встречается и в некоторых других местах, кроме Заполярья: на Амуре, в Самарской области, в высокогорных областях Альп. Заросли тонких ледяных игл, накрытых сверху галечником и песчаником, можно увидеть на шведских болотах.
В Японии их называют «симобасира» (бруски инея). Эти мелкие иголочки льда совершают большую общую работу – постепенно перемещают гальку. Утром они поднимают камешки на своих головках, а потом, когда взойдет солнце, стебельки льда слегка изгибаются навстречу ему, и галька падает чуть дальше того места, где ее поднял лед. Так происходит день за днем сортировка почвы: кристаллики поднимают более крупные зернистые составные части почвы и передвигают их по глинистой поверхности площадок к востоку.
Ученые пытались разгадать, почему образуются эти ледяные стебельки. Есть много предположений, но точного научного ответа нет до сегодняшнего дня.
Лед как кристаллический минерал Земли можно наблюдать в знаменитой Кунгурской ледяной пещере на Урале. Когда–то подземная река образовала здесь причудливые лабиринты. У самого входа в. пещеру находятся удивительные залы, один из которых носит название «бриллиантового». Настоящих бриллиантов здесь нет, но изумительные ледяные цветы, украшающие этот зал, сияют, как настоящие бриллианты. Это огромные кристаллы – большие пластинки, величиной с ладонь. Целые • гирлянды свешиваются и покрывают стены пещеры. При свете фонаря или лампы все эти филигранной работы кристаллы сверкают, как великолепные драгоценные камни.
Долгое время самым древним письмом считалось шумерское – клинописное, возникшее еще за 2,5 тысячи лет до нашей эры. Но вот в юго–западной части Сирии ученые обнаружили глиняные таблички с письменами, которым 5,5 тысяч лет. На глиняных табличках писались книги. Целая библиотека ассирийского царя Ашшурбанипала состояла из таких книг. Пластинка из увлажненной глины была первой тетрадью человека. На ней писали заостренным гусиным пером или тростниковой палочкой египтяне, жители древнего царства Урарту, финикийцы и другие народы. Наскальные рисунки, которым 20 и более тысяч лет, сделаны глиняными красками. И такая наскальная живопись стала прообразом будущих фресок.
Минералы, из которых состоит глина, – самые малые представители минерального царства. Часто они имеют размеры меньше одного микромикрона. Это соли кремневых кислот со слизистой структурой. В кристаллической решетке глинистых минералов атомы могут размещаться по двум типам. Каждый глинистый минерал состоит из различного сочетания кристаллических сеток, и от этого зависит, какой именно минерал возникает, – каолинит, гидрослюда или еще какой–либо вид.
Глина! Вот уж невидаль! – скажете вы. А между тем, это одно из полезнейших природных веществ. Это был первый помощник человека. Множество бытовых предметов изготовлялось из нее. И дом, и все, что в нем, – почти все состояло из глины. Даже свое происхождение многие народы связывали с глиной. В ней видели дар божественных сил.
Один из главных глинистых минералов – каолинит. Из него состоит каолин (белая глина), из которого был получен первый фарфор. Было время, когда за фарфоровую чашку платили столько золота, что оно не помещалось в эту чашку. Вот истинная цена глины.
С давних времен глина вместе с песком и соломой использовалась в качестве строительного материала – саманного кирпича.
И в наше время саман не вышел из моды. В Америке, например, его сейчас стали вновь широко использовать. Саман хорошо пропускает воздух, в жаркий день в таком помещении прохладно.
Самым древним и величественным сооружением, построенным из глины, является глиняный комплекс Тель–эль–Обейде в Месопотамии. Он построен за 3 тысячи лет до нашей эры. Глиняным был и Вавилон. Знамениты на весь мир были изделия из яркой разноцветной обоженной глины, которые изготовлялись в Самарканде. А мозаика из глины, не тускнеющая своими красками, и до сих пор украшает самаркандский храм Бибн–Ханым.
В главе о съедобных камнях мы рассказывали о том, что многие народы едят глину и очень любят это своеобразное лакомство. Но глйна используется еще и как лечащее вещество, потому что глинистые минералы обладают хорошими сорбционными свойствами. Они очищают организм от накапливающихся в нем вредных веществ, помогают регулировать ионное равновесие в пищеварительном тракте. Глина в то же время – лучший наполнитель для пилюль, смягчающий действие резких лекарств.
Способность глины поглощать своей поверхностью различные соединения используют при очистке нефтепродуктов, различных масел. Это ценное свойство минерала подметили еще в древности. Например, в Индии использовали способность глины вбирать в себя ароматические вещества при изготовлении парфюмерных средств. Делали это так. В жаркое время года, когда цветут тропические травы и цветы, а воздух полон аромата, жители раскладывали на земле глиняные диски. Перед началом сезона дождей диски собирали и складывали в специальный аппарат для дистилляции. Ароматные вещества, выделяясь из глины, соединялись с сандаловым маслом, а затем растворялись в спирте. Так получали земляные духи. Их производят и сейчас в штате Уттар–Прадеш.
С глинами самым тесным образом связана жизнь на Земле. Американские ученые даже выдвинули гипотезу, согласно которой зарождению жизни способствовала глина. Прежде всего было установлено, что глинистые минералы обладают способностью не только накапливать, но и передавать энергию. Энергия высвобождается в ходе радиоактивного распада и других процессов. Значит, глина вполне может являться той «фабрикой», которая производит сырье, нужное для образования сложных молекул. Вполне возможно, что из таких молекул миллиарды лет назад возникли наиболее простые живые микроорганизмы.
Английский ученый Г. Керн Смит предполагает, что глины прибрежной полосы древних океанов представляют собой идеальную среду для протекания в ней различных химических процессов. И те неорганические соединения, которые образовались из глины, служили строительным материалом для молекул живых организмов. Что же, может быть, библейское предание о том, что человек был создан из глины, имеет смысл.