Невозможность второго рода. Невероятные поиски новой формы вещества - Пол Стейнхардт
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Маттиасу предстояло начать с разрушения образца для извлечения изотопов. Сложность эксперимента заключалась в том, что ему нужно было поймать и изолировать каждый выделившийся при этом атом гелия или неона. Затем следовало измерить концентрацию этих изотопов.
Когда я посетил швейцарскую лабораторию, передо мной предстало сложное оборудование с лабиринтом переплетающихся шлангов и трубок, похожее на кошмарный сон сантехника. Когда образец испаряли, оборудование улавливало образовавшийся газ и направляло его извилистым путем, спроектированным как раз так, чтобы гарантировать – только гелий и неон доберутся до конца лабиринта. “Выжившие” частицы подсчитывались и классифицировались детектором на дальнем конце системы труб.
На настройку оборудования, выполнение процедуры и анализ результатов столь тонкого эксперимента ушло несколько лет. Это был тщательно просчитанный риск, поскольку для извлечения изотопов требовалось уничтожить образец. К счастью, риск полностью окупился. Цюрихский анализ дал важную информацию об истории метеорита Хатырка, которую мы никогда бы не смогли получить другим способом и которая помогла нам составить хронологию его космического путешествия.
Анализы, проведенные на калтеховском масс-спектрометре NanoSIMS, уже показали, что некоторые минералы в Хатырке датируются временем рождения Солнечной системы – около 4,5 миллиарда лет назад.
Затем, где-то в интервале между миллиардом и несколькими сотнями миллионов лет назад, Хатырка, согласно результатам цюрихского изотопного теста, был частью большого материнского астероида, который испытал сильнейшее столкновение. Удар был таким сильным, что привел к выбросу всех изотопов гелия и неона, наработанных к тому времени космическими лучами. Могли происходить и более ранние серьезные столкновения, но конкретно это было последним.
Впервые мы смогли хотя бы примерно датировать столкновение, которое, вероятно, привело к образованию стишовита и лестниц из аренсита и кремния, найденных нами в образцах.
Результаты также показали, что фрагменты Хатырки были частью куска метрового размера, отколовшегося от своего родительского астероида в какой-то момент между четырьмя и двумя миллионами лет назад. Некое событие, возможно, легкое столкновение с другим астероидом, обращающимся вокруг Солнца, заставило этот кусок отделиться и начать свой долгий извилистый путь к Земле. Основываясь на более ранней оценке Криса Андроникоса и углеродном датировании, мы знали, что этот фрагмент вошел в атмосферу Земли около семи тысяч лет назад.
Полученная информация была поистине ошеломляющей. Результаты доказывали, что столкновение метеорита с Землей не могло быть причиной образования стишовита и аренсита. Тот удар попросту не был достаточно сильным. В противном случае в нашем образце не было бы обнаружено никаких редких изотопов гелия или неона.
Эти результаты служили независимым подтверждением нашей гипотезы. Если столкновение с Землей было слишком слабым, чтобы избавиться от изотопов гелия и неона, и, следовательно, недостаточно сильным, чтобы создать стишовит и аренсит, обнаруженные в нашем образце, то его было недостаточно и для того, чтобы создать алюминиевые сплавы, которые мы нашли в зерне № 125. Единственное остававшееся логическое объяснение заключалось в том, что металлические сплавы уже были частью Хатырки до попадания в атмосферу Земли. Они образовались в космосе и в какой-то момент в ранний период путешествия Хатырки по Солнечной системе подверглись плавлению.
Это был один из тех случаев, которые в полной мере оправдывали принцип “заглядывать под каждый камень”. Когда мы с Лукой впервые задумались о проведении таких сложных экспериментов с изотопами благородных газов, нас тревожила необходимость пожертвовать кусочками наших редких образцов ради рискованного теста, который может ничего не дать. Но, придерживаясь нашей философии, мы пошли вперед, несмотря на скромные шансы на успех, и были вознаграждены более подробной информацией об истории Хатырки, чем мы могли себе представить.
Тезка
Я уже был глубоко впечатлен всем тем, что мы узнали о Хатырке, но затем последовала новая серия чудес от нашего L’Uomo dei Miracoli, Луки Бинди.
К тому времени мы отказались от борьбы с Air Express и смирились с безвозвратной потерей зерен № 124 и № 126. Но у Луки был от меня один секрет. Небольшие кусочки зерна № 126, каждый толщиной с ноготь, откололись, когда он упаковывал образцы для отправки. Основная часть этого зерна сгинула стараниями Air Express. Но Лука собрал маленькие крошки и хранил их в пробирке у себя в лаборатории.
Когда у него наконец появилась возможность заняться оставшимися крошками, Лука обнаружил кое-что необычное. В большинстве других зерен содержались металлические минералы алюминия и меди, но в зерне № 126 присутствовали также металлические минералы, содержащие алюминий и никель. Вскоре Лука обнаружил кристаллический минерал, содержащий примерно равные доли алюминия, никеля и железа. Такого раньше никогда в природе не встречали.
Как и в случае со всеми остальными нашими новооткрытыми минералами, Лука тщательно подготовил заявку в Международную минералогическую ассоциацию. Однако на сей раз он предпочел скрыть все от меня. Он сам решил назвать новый минерал “стейнхардтитом” – в мою честь. Он проконсультировался с другими участниками экспедиции, которые тайно это одобрили и согласились стать соавторами заявки. Даже мой сын Уилл, тоже присоединившийся к заговору, не рассказал мне о происходящем. Лука подал документы в Международную минералогическую ассоциацию, и вскоре стейнхардтит получил официальное признание.
Я был глубоко тронут, когда Лука рассказал мне об этом. Подобные события случаются редко, и это большая честь, особенно для физика-теоретика. Для меня было невероятно ценно то, что все это было организовано моими товарищами по команде. Благодаря им я навсегда минерализовался.
Количество доступного сегодня природного стейнхардтита микроскопическое. Голотип, которым стало закрепленное на нити крошечное зерно (на снимке выше), теперь находится на постоянном хранении у Луки во флорентийском Музее естественной истории. Похожий образец лежит в бесценной шкатулке на моем столе в Принстоне.
Второй квазикристалл
Однако L’Uomo dei Miracoli на этом не остановился. Пытаясь извлечь побольше стейнхардтита из микроскопических осколков зерна № 126, Лука обнаружил кое-что получше – вторую разновидность природных квазикристаллов. Тот, кто незнаком с предысторией, несомненно, сказал бы, что найти два разных типа природных квазикристаллов в одном образце невозможно. Но к тому времени мы уже привыкли, что практически все наши достижения были из разряда невозможных.
Второй природный квазикристалл отличался от первого – икосаэдрита – как геометрически, так и химически. В химическом плане он представлял собой смесь металлического алюминия, никеля и железа, похожую на стейнхардтит, но с другим процентным содержанием трех элементов.
Но что было в новом квазикристалле совершенно потрясающим, так это его симметрия. Мы знали, что, подобно обычным кристаллам, природные
