Алмаз не найтвердіший камінь на Землі: що не так зі шкалою Мооса

З давніх часів люди перевіряли твердість речовин, дивлячись на те, чи можуть вони подряпати різного роду поверхні. Найстаріший опис такого методу було викладено в трактаті "Про каміння" Теофрастом приблизно в 300 році до н.е. Німецький мінералог Фрідріх Моос взяв за основу цю ідею і впорядкував її, пише IFLScience.

Шкала Мооса досить проста, в ній камінню і металам дається оцінка від 1 до 10. Твердість речовини визначається за її здатністю дряпати інші. Так, найтвердішою речовиною було названо ту, яка могла подряпати майже все, при цьому залишаючись цілою. Не дивно, що на 10 сходинці в шкалі Мооса знаходяться діаманти. Пізніше виявилося, що не всі діаманти однаково тверді, тому зараз значення 10 за шкалою Мооса присвоюється тільки діамантам типу IIa.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Також у шкалі Мооса присутні дев'ять інших речовин, які розташовані по черзі: тальк, гіпс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, польовий шпат, кварц, топаз і корунд.

За минулі роки шкала поповнилася новими речовинами, але вже з використанням десяткових дробів.

Але проблема зі шкалою полягає в тому, що розташувавши всі вихідні елементи на однаковій відстані один від одного, Моос не відобразив їхні реальні відмінності. Наприклад, гіпс, кальцит і флюорит розташовані в правильному порядку, розрив між кальцитом і флюоритом трохи менший, ніж між гіпсом і кальцитом. Але за шкалою Мооса проміжки між ними рівні.

Є й великий розрив між справжньою твердістю алмазу та корунду, де перший майже в 4 рази твердіший за показниками абсолютної твердості. Моос не був винен у подібних недоліках шкали, просто в нього не було технологій більш точного вимірювання твердості, і тоді люди ще не знали про існування речовин, які могли б зрівнятися за твердістю з алмазами або навіть перевершити їх.

На сьогодні наука знає про існування ультратвердих матеріалів, які перевершують алмази. До таких матеріалів належать фулерити з показником твердості від 150 до 300 ГПа (у алмазів від 60 до 150 ГПа), які складаються з фулеренів. Останні зустрічаються в природі скрізь, де є вуглець і високі енергії. Їх можна відшукати поблизу вуглецевих зірок, у місцях удару блискавок, кратерів вулканів.

Попри це, шкала Мооса досі використовується в науці. Річ у тім, що її дуже зручно використовувати в польових умовах, де просто недоступне більш сучасне і точне обладнання. Якщо дослідники знаходять мінерал, який невідомий науці, малоймовірно, що в них під рукою опиниться діамантове ковадло, щоб виміряти абсолютний опір тиску. Але знахідку буде досить легко перевірити за шкалою Мооса.

Приблизно вимірювання за шкалою Мооса допоможе ідентифікувати знахідку. Також воно покаже, чи містяться в знахідці дорогоцінні мінерали. Такий простіший метод раз за разом виявляється зручнішим, ніж питання про те, яку силу необхідно застосувати в алмазному ковадлі, щоб деформувати речовину, — міра, що використовується в шкалі Віккерса.

Нагадаємо, вчені виявили секретний інгредієнт створення рожевих алмазів на Землі. Рожеві алмази є дуже рідкісними серед дорогоцінних каменів, але тепер вчені знають, яким чином вони з'явилися на поверхні.