Академик Олег Богатиков Чем опасен «сон» вулканов?

Академик Олег Богатиков

Чем опасен «сон» вулканов?

Что скрывал грунт Луны? Это была секретная работа геологов…

Наша встреча с Олегом Алексеевичем Богатиковым подтолкнула меня к поискам в прошлом. Я попытался определить, где именно находятся истоки той самой влюбленности, практически беспредельной, в профессию, о которой мой собеседник говорил возвышенно, вдохновенно, будто перед ним только она способна открывать тайны мироздания. А может быть, так и есть?!

Как всегда, помог мне великий академик А. Е. Ферсман. В его воспоминаниях я нашел такие строки:

«На границах описательных дисциплин: кристаллографии, минералогии, физики и химии, географии и астрономии родились новые обобщающие теории. Смелая творческая мысль связала новыми нитями отдельные явления и факты природы, и на этой связи родилась та новая наука, которая не просто перечисляет окружающие нас предметы, а устанавливает законы их связи, законы их взаимного превращения и изменения».

И далее:

«Мы не хотим быть фотографами природы, земли и ее богатств. Мы хотим быть исследователями, творцами новых идей, хотим быть завоевателями природы, борцами за ее подчинение человеку, его культуре и его хозяйству».

— Вы согласны с этим? — спросил я у академика Богатикова.

— Не совсем. — Ученый улыбнулся. — Думаю, что о «подчинении» у нас нет права говорить. Лучше о тех уроках, которые мы извлекаем из общения с природой.

— Пожалуй, соглашусь с вами…

— Иного не дано, потому что окружающий мир намного сложнее, чем представляется, а значит, он и намного интересней. Я не знал, за что мне присудили Демидовскую премию. Как известно, это делается «по нобелевскому принципу», то есть до последнего мгновения неизвестно, кому именно премия будет присуждена. Так со мной и случилось. И только в справке, подготовленной для прессы, я узнал, за что именно я удостоен такой чести. Демидовская премия — это награда очень почетная, так как она присуждается коллегами. А признание коллег — это, безусловно, для ученого всегда очень важно. В справке сказано о трех моих открытиях. Думаю, имеет смысл раскрыть их суть. Не так ли?

— Безусловно! Я процитирую решение Научного Демидовского фонда: «Лауреатом премии 2003 года удостоен академик Богатиков Олег Алексеевич за выдающийся вклад в исследование глобального магнетизма, геодинамики и магнетизма и работы по уменьшению негативных последствий вулканических извержений».

— Первое — это эволюционная петрология. Что это? Есть всего примерно 180 видов горных пород, но более тысячи всяких разновидностей. Чтобы собрать их вместе, нужен огромный труд и масса времени. Труд геологов всего земного шара. Ведь карты создаются для всей планеты, а магматические породы одни в Африке, другие — только у нас. Помните Николая Ивановича Вавилова? Он ездил по миру и собирал растения, а потому в Санкт-Петербурге появилась уникальная коллекция растений. Так и мы шагали по планете и собирали камешки. Теперь у нас есть единственный в мире Петрографический музей. Это, конечно, не драгоценные камни, не бриллианты, но собрание не менее ценное, так как у нас не только собрано около 170 типов пород, но они и описаны. Причем установлены авторы. А это нелегко, так как каждый из них давал свое название открытому им камню, и всю эту информацию нужно было «сбить» — так, чтобы нашу классификацию признавали все. Это мы и сделали. И написали тома, которые так и называются: «Магматические горные породы». Причем породы не только описаны, но и даны их «взаимоотношения» с архитектоникой, с движением континентов, их происхождение, их «насыщенность» микроэлементами и так далее. Некоторые называют наши семь томов «Магматической энциклопедией». Может быть, это несколько преувеличено, но спорить с таким определением не хочется. Я же уверен, что такой книги больше нет. И долго не будет ничего подобного, потому что такая работа требует очень много труда и времени.

Факт из истории: «Петрографический музей Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) РАН располагает систематической коллекцией всех известных видов магматических горных пород. История музея начинается с Кунсткамеры — первого русского музея, основанного в начале XVIII века. В 1716 году по приказу Петра I в Данциге была куплена коллекция минералов (1195 образцов), которая легла в основу Минерального кабинета Петербургской Кунсткамеры. В 1725 году Кунсткамера перешла в ведение созданной Академии наук. Минеральный кабинет стал центром хранения каменного материала и со временем превратился в научное учреждение Академии — Минералогический музей».

— Известно, что уровень горных наук в России всегда был высок. Это одна из прекрасных традиций нашей фундаментальной науки. Она поддерживается и сегодня?

— Без сомнений! И это можно судить даже по оценке тех работ, которые удостоены Демидовской премии. Если в первом случае речь идет о глобальном магматизме, то вторая группа работ — это связь магматизма с геодинамикой. Раньше геодинамику ассоциировали с тектоникой. Динамика — это движение плит, которые находятся на поверхности. Те же континенты перемещаются… И казалось бы, это все хорошо известно. Однако выяснилось, что все не так, как представляется и как написано в учебниках! Геодинамика — это наука о силе и движении, которые приводят к эволюции Земли. Тектоника, то есть движение плит, и магматизм, являются только отражением внутренних подвижек, которые мы не видим. Благодаря современным приборам удалось сделать карту или разрез глубинной томографии. Раньше земной шар состоял из коры, верхней и нижней мантии, жидкого и твердого ядра. Но все оказалось намного сложнее. В частности, есть 15 или 17 сейсмических площадок, от которых зависит сейсмичность тех или иных районов Земли. Особенно интересен слой «Д», который прилегает к жидкому ядру. Там есть «пузыри», где накапливается энергия и магма. Через какое-то время они прорываются через мантию, и так появляются вулканы, магматические горные породы, месторождения полезных ископаемых и так далее. Чем больше накапливается вещества и энергии, тем на большие расстояния проникают эти «плюмы». С интервалом примерно в 600 миллионов лет они доходят до поверхности.

— А в «промежутках»?

— Останавливаются где-то в середине Земли, и там образуются весьма интересные области. Эти процессы очень сложные, и геодинамика как наука как раз и пытается изучить и понять их. То есть мы стараемся знать не только то, что происходит вокруг нас на поверхности, но и проникнуть в глубины Земли. Современная аппаратура позволяет это делать более решительно, чем раньше. И соответственно более убедительно.

— О «плюмах» мы еще поговорим, а пока расскажите о третьем открытии, которое привело к Демидовской премии?

— Это вулканы. Одна из самых захватывающих страстей.

— По-моему в вулканах есть какая-то бесовская сила — они притягивают к себе. Не так ли?

— Вулканы есть вулканы, и никто на них особого внимания не обращал: это раскаленная лава, это горы, которые в некоторых частях земного шара взрываются, и тогда образуются разные облака, тучи, смерчи и прочие неприятности. В общем, считается, что вулканы — это плохо. Правда, отмечались и неплохие моменты после извержений: образуется почва, насыщенная микроэлементами, и на них растут самые лучшие виноградники, которые дают лучшие вина.

— К сожалению, наши вулканы слишком далеко на Севере, и выращивать возле них виноград трудновато…

— Тем не менее, когда извергается Ключевская сопка на Камчатке, то из-за вращения Земли образуется пылевой слой на высоте от 8 до 11 километров и глубиной 15 километров. Этот как раз те зоны, где летают самолеты. Двигатели засасывают частицы, а это своеобразных «наждак» для металла. Американские самолеты летают там с интервалом в полчаса, они идут к Японии и Южной Корее. И уже произошло девять аварий, и две катастрофические: самолетам пришлось совершить посадку на воду. В общем, вулканы представляют и такую опасность. Но кроме «живых» вулканов, за которыми мы наблюдаем, есть вулканы, которые «спят». Но время от времени они просыпаются. В наше время это был вулкан Безымянный на Камчатке. Он взорвался в 1955 году после тысячелетнего «сна». Геологи начали разбираться, и вскоре поняли, что ничего необычного в этом нет. Тот же Везувий «спал» много веков, но в 59-м году нашей эры он взорвался и случилась та катастрофа, последствия которой можно наблюдать и сегодня. Кстати, гибель Атлантиды историки связывают также с пробуждением и взрывом вулкана. Так что «сон» вулканов — это обычное явление. На нашей планете их более сотни. Некоторые из них образуют «цепочки», и каждый из тех, кто стоит в этом строю, может однажды «проснуться». Одним из кандидатов на это — наш Эльбрус. Оказалось, что он очень странный — находится на границе двух литосферных плит. Ситуация похожа на Альпы или Тибет, но там нет вулканов. А здесь они есть, причем не только Эльбрус, но и Казбек, и другие. Это «цепочка» вулканов, которые пересекают так называемое «Кавказское направление» — Кавказ, Крым и Карпаты.

— Оказывается, мы живем на вулканах, которые однажды начнут действовать?!

— Их появление связано с огромной цепью разломов, идущих от Африки. От того же Килиманджаро. Так что на нашей планете вся взаимосвязано. Мы сейчас проводим мониторинг вулкана Эльбрус.

— Непривычно звучит — «вулкан Эльбрус»?

— Надо привыкать. Мы обнаружили там магматический очаг, который находится под Эльбрусом на глубине всего пяти километров. А зона разуплотнения, которая подпитывает этот вулкан, располагается на глубине примерно 70 километров. Что греха таить, эти данные настораживают: однажды Эльбрус может взорваться, и к этому следует готовиться.

— Не паниковать, а именно быть готовым, не так ли?

— К сожалению, природные катаклизмы подчас случаются неожиданно, и задача науки, в частности нашей, предупреждать о том, что они могут произойти. К сожалению, мы пока не научились точно предсказывать начало явления и его развитие, но сам факт существования опасности там, где раньше люди об этом даже не догадывались, мы установить уже можем.

— Значит, эти три кита, на которых держится ваша наука?

— Я согрешил бы против истины, если бы не упомянул об одной очень интересной работе, о которой при присуждении Демидовской премии ничего не говорилось. А мы ею по праву гордимся!

— Что вы имеете в виду?

— Попали мы на Север. И вдруг увидели какие-то странные бурильные установки. Фреза достигала восемь метров! Эти установки были брошены. Оказывается, раньше здесь сооружались шахты для ракет. Но потом все пусковые установки американцы засекли, и строительство их было прекращено. Стали делать передвижные комплексы, которые постоянно меняют свое место. Мы присмотрелись к буровым установкам и решили, что их еще можно использовать для благого дела. В этих районах было открыто крупное месторождение алмазов. Однако вокруг простирались сплошные болота. Месторождение находится на небольшой глубине, но исследовать его сложно, так как любой каньон быстро заливается водой. И тогда было предложено использовать эти брошенные установки. Одно месторождение было разведано таким образом — оказалось, что это в десяток раз быстрее и в двенадцать раз быстрее, чем обычными для этих мест способами. Причем в таких шахтах можно не только обследовать то или иное место, но и вести пробную эксплуатацию.

— Это месторождение в районе Архангельска?

— Да. Оно одно из самых интересных и очень перспективное. Дело в том, что мы пришли к выводу, что на «платформе» — так мы называем горное образование, которое «плавает» на магме — могут быть и другие «вкрапления» алмазов. А потому сейчас изучаем по всей Восточной Европе старые скважины. Не исключено, что там могут случиться очень неожиданные открытия. Через пару лет мы сделаем практическую карту, по которой можно будет искать алмазные месторождения.

— Алмазы — это очень эффектно…

— Но у нас есть еще одна мечта!

— Связанная опять-таки с алмазами?

— Нет, с наночастицами, то есть частицами, размер которых одна миллиардная метра. Интерес к таким миниатюрным созданиям во многих отраслях науки сейчас чрезвычайно велик. В Академии наук России прошел ряд совещаний и конференций, им посвященных. Оказывается, таких частиц великое множество. Сама Земля образовалась из них. Мировой океан ими переполнен. Сейчас найдено много месторождений, в которых есть все металлы, но они там в виде наночастиц. Понятно, что нужно найти способ добычи полезных ископаемых новыми способами.

— Вы сделаете это быстро?

— Все зависит от финансирования. Будут деньги, сделаем быстро. Дело в том, что в таких месторождениях полезных ископаемых раз в пятьдесят больше. Мы сейчас наночастицами занимаемся активно. Однако необходима кооперация с учеными других направлений. В частности, с химиками и физиками. Думаю, XXI век для науки — это создание нанотехнологий.

— На общем собрании РАН ваш доклад вызвал огромный интерес!

— В частности, там я привел один пример того, какой эффект дает применение нанотехнологий в промышленности. Мы провели такой опыт. Взяли металлическую пластину, отполировали ее до зеркального блеска и написали на ней с помощью ионной пушки слово «Мир». Затем на 10 минут поместили пластину в оксикатор с «царской водкой», что равносильно 10-летнему пребыванию этого куска металла на воздухе. После извлечения пластины из оксикатора она была напрочь проржавевшая, кроме слова «Мир». Этот простой опыт доказывает, что с помощью несложных приспособлений мы можем на 5–10 лет увеличить срок службы приборов и машин по сравнению с применяемыми сейчас способами закалки металлов.

— Наночастицы вездесущи?

— Конечно. В гидросфере они образуются, в частности, в вершинах «черных курильщиков». Эти образования были открыты всего десять лет назад. Гидротермальные растворы — это наночастицы. При соединении с холодной водой они превращаются уже в видимые частицы…

— «Черные курильщики» — это нечто похожее на подводные вулканы?

— Их температура порядка 400 градусов. В истории планеты «черных курильщиков» было много. В районе их «жерл» образуются рудные месторождения, некоторые из них были открыты на Урале, в Сибири, других районах.

— Очень неожиданное открытие!

— Таких исследований очень много. К примеру, при выделении полезных ископаемых образуются так называемые пустые породы, в том числе и с примесью благородных металлов. И в этих, вроде бы пустых, отвалах образуются вторичные месторождения за счет самоорганизации благородных металлов. В первую очередь — золото и серебро. И уже через 20 лет эти «пустые» терриконы преобразуются во вторичные месторождения. Я думаю, что через 15–20 лет мы столкнемся с такой ситуацией, когда у нас уже не будет настоящих крупных месторождений со многими полезными компонентами, необходимыми промышленности. Но зато сейчас открывается все больше и больше месторождений с нанофазами. Это черные сланцы. Первое золоторудное месторождение черных сланцев — Мурунтау — было открыто много лет тому назад. Мы его подарили Узбекистану. Совсем недавно в Мурунтау открыли платиновую минерализацию. В России существует множество месторождений подобного рода. Или те же «плюмы», с которых мы начали наш разговор. Изливающиеся на поверхность планеты магмы, находясь на ее глубине, участвовали в высокотемпературных геологических процессах и проходили стадию наночастиц. А следовательно, они становились зародышами для образования крупных кристаллов. Из всего этого можно сделать такой вывод: наночастицы — это наше прошлое, настоящее и будущее. Поэтому нанотехнология — одно из самых приоритетных направлений современных исследований не только у нас в стране, но и в мире.

— Есть такое представление, что интерес к наночастицам «пришел из космоса»? Я имею в виду, что изучение звезд, галактик, а также Луны, Марса и Венеры подтолкнуло к идее, что необходимо объединить макро- и микромиры, но это возможно лишь при переходе к исследованию столь ничтожных «кирпичиков», из которых создан наш мир, что и различить-то их невозможно. Разве не так?

— Это уже философия, которой, кстати, тоже предстоит заниматься наномиром как нечто непознанным, необъяснимым. Что же касается космоса, то нам посчастливилось принять участие и в этих исследованиях. Причем весьма неожиданным образом.

— Как это?

— В США и у нас есть лунный грунт. У них 540 килограмм, у нас несколько сотен грамм. Астронавты привозили грунт во время своих экспедиций на Луну, а мы доставляли его оттуда автоматами. Но количество грунта ничего не значит, важно другое. У нас лунный реголит, лунный песок, то есть усредненный состав. У нас есть те же минералы, что и в каменюках, находящихся в США. Современная техника позволяет исследовать вещество в столь ничтожных количествах, что наши лунные граммы могут удовлетворить любое количество исследователей, были бы желающие изучать этот грунт. Когда мы получили в свое распоряжение лунный грунт, то со всей присущей молодости энергией и нигилизмом занялись его изучением. Еще до космических полетов академик А. П. Виноградов попытался составить геологическую карту Луны. Он взял примерно 60 видов земных пород, измерил их альбедо — отражательную способность — и сопоставил эти данные с альбедо Луны. Так появилась его карта. Она была опубликована, и никто не сомневался в ее достоверности, так как карта была сделана корректно. Однако после доставки лунного грунта оказалось, что все не так! Предполагалось, что там граниты, но на самом деле — горная порода, обогащенная магнием. Там совершенно нет осадочных пород. Мы попытались понять, почему карта Виноградова «не работает».

— Александр Павлович был расстроен?

— Он был слишком крупным ученым, а потому истину ценил превыше всего!.. Итак, мы начали изучать лунный грунт. Он постоянно подвергается воздействию «солнечного ветра», то есть протонов. Они летят с большой скоростью и проникают в глубь грунта. Протоны восстанавливают те окислы, из которых состоит магматическая горная порода. Оказывается, легче всего восстанавливается железо. И именно поэтому изменилось альбедо, мы видим, что весь лунный грунт изменился — он покрыт тоненькой пленочкой железа. Он стал черным.

— Именно поэтому однажды академик М. В. Келдыш сказал, что когда-нибудь на Луне появятся металлургические комбинаты?!

— Он размышлял о том, как можно использовать ресурсы Луны и планет. А о железе он узнал, конечно же, после наших исследований. Однако через десять лет мы вновь вернулись к лунному реголиту. Оказалось, что никакого окисления, никаких изменений в нем не произошло. Почему? Сейчас мы понимаем, что произошел переход от кристаллической структуры к наночастицам. А одна из главных их особенностей — их твердость.

— Круг замкнулся?

— Просто мы перешли на новый уровень познания. Сейчас «лунные эксперименты» получают неожиданное продолжение уже для сугубо земных целей. В частности, в Институте металлургии РАН начались исследования по облучению протонами металлов. На мой взгляд, удастся получить интересные результаты. Кстати, за исследования лунного грунта мы получили Государственную премию, и эта работа была зарегистрирована как Открытие № 219. Как видите, за все годы советской власти открытий было не так уж много. К сожалению, сейчас они не регистрируются, на мой взгляд, напрасно, потому что диплом на открытие свидетельствует об очень крупной работе, проведенной исследователями. Зачем же лишать их такого признания?!

— Вы все время говорите «мы». Что за этим скрывается?

— В нашей группе всего 18 человек, восемь докторов наук. Я мог бы рассказывать о петрографии и петрологии очень много — это одна из увлекательных отраслей современной науки. Мы стараемся привлечь к себе молодежь. Сейчас у нас четыре аспиранта, два из них, думаю, сразу защитят докторские диссертации — работы у них блестящие! И когда я говорю «мы», то имею в виду нашу петрографию и всех, кто верно служит этой науке.

Коль уж начали мы нашу встречу с академиком О. А. Богатиковым с обращения к истокам его науки, то и в заключение имеет смысл к ним вернуться. И опять-таки вспомним великого А. Е. Ферсмана, который так сказал о своей профессии:

«В культуре будущего, идущей по новым путям, камень, как прекрасный материал природы, войдет в повседневную жизнь. В нем человек будет видеть воплощение непревзойденных красок и нетленность самой природы, к которым может прикоснуться только художник, горящий огнем вдохновения».

Разве можно сказать вернее?!