Алмаз не самый твердый камень на Земле: что не так со шкалой Мооса

С давних времен люди проверяли твердость веществ, глядя на то, могут ли они поцарапать разного рода поверхности. Самое старое описание такого метода было изложено в трактате "О камнях" Теофрастом примерно в 300 году до н.э. Немецкий минералог Фридрих Моос взял за основу эту идею и упорядочил ее, пишет IFLScience.

Шкала Мооса достаточно проста, в ней камням и металлам дается оценка от 1 до 10. Твердость вещества определяется по его способности царапать другие. Так, самым твердым веществом было названо то, которое могло поцарапать почти все, при этом оставаясь целым. Неудивительно, что на 10 ступени в шкале Мооса находятся бриллианты. Позже оказалось, что не все бриллианты одинаково тверды, поэтому сейчас значение 10 по шкале Мооса присваивается только бриллиантам типа IIa.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Также в шкале Мооса присутствуют девять других веществ, которые расположены в порядке очереди: тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, полевой шпат, кварц, топаз и корунд.

За прошедшие годы шкала пополнилась новыми веществами, но уже с использованием десятичных дробей.

Но проблема со шкалой заключается в том, что расположив все исходные элементы на одинаковом расстоянии друг от друга, Моос не отобразил их реальные различия. Например, гипс, кальцит и флюорит расположены в правильном порядке, разрыв между кальцитом и флюоритом немного меньше, чем между гипсом и кальцитом. Но по шкале Мооса промежутки между ними равны.

Имеется и большой разрыв между настоящей твердостью алмаза и корунда, где первый почти в 4 раза тверже по показателям абсолютной твердости. Моос не был виноват в подобных недостатках шкалы, просто у него не было технологий более точного измерения твердости, и тогда люди еще не знали о существовании веществ, которые могли бы сравниться по твердости с алмазами или даже превзойти их.

На сегодняшний день наука знает о существовании ультратвердых материалов, которые превосходят алмазы. К таким материалам относятся фуллериты с показателем твердости от 150 до 300 ГПа (у алмазов от 60 до 150 ГПа), которые состоят из фуллеренов. Последние встречаются в природе везде, где есть углерод и высокие энергии. Их можно отыскать вблизи углеродных звезд, в местах удара молний, кратеров вулканов.

Несмотря на это, шкала Мооса до сих пор используется в науке. Все дело в том, что ее очень удобно использовать в полевых условиях, где просто недоступно более современное и точное оборудование. Если исследователи находят минерал, который неизвестен науке, маловероятно, что у них под рукой окажется алмазная наковальня, чтобы измерит абсолютное сопротивление давлению. Но находку будет достаточно легко проверить про шкале Мооса.

Приблизительно измерение по шкале Мооса поможет идентифицировать находку. Также оно покажет, содержатся ли в находке драгоценные минералы. Такой более простой метод раз за разом оказывается удобнее, чем вопрос о том, какую силу необходимо применить в алмазной наковальне, чтобы деформировать вещество – мера, используемая в шкале Виккерса.

Напомним, ученые обнаружили секретный ингредиент создания розовых алмазов на Земле. Розовые алмазы являются очень редкими среди драгоценных камней, но теперь ученые знают, каким образом они появились у поверхности.