Но самыми сложными являются практические задачи выживания человечества в Солнечной системе и её освоение. Сумеют ли лунные поселения стать экономически независимыми и быстро развивающимися? Смогут ли марсианские купола обеспечивать себя продовольствием? Отправятся ли когда-нибудь земные корабли в плавание по рекам и озёрам Титана? Появится ли в атмосфере Венеры огромный обитаемый дирижабль? Станет ли астероид Церера с её запасами подземного льда обитаемым миром? Как будет развиваться космическая геология и добыча полезных ископаемых в поясе астероидов? Смогут ли ракеты создаваться в космосе из металла, добываемого тут же, на астероидах?
Один из крупнейших астероидов — Психея 16 — по современным представлениям является полностью металлическим телом, состоящим из железа и никеля. Стоимость такого количества металла на земном рынке превосходит всякое воображение. Астероиды могут служить источником не только обычных железа и никеля, но и золота, платины, иридия и других ценных металлов. Десятиметровый астероид, состоящий из платины, стоит на Земле миллиарды долларов. Поэтому в начале XXI века стали появляться многочисленные компании, которые собираются заняться космической геологией и добычей полезных ископаемых на астероидах.
Удивительные материки и экзотические океаны, гейзеры и вулканы, инопланетные небеса с десятками лун и диковинными облаками ждут своих исследователей. Если создать космический корабль, который сможет достаточно долго двигаться с ускорением, при котором вес космонавта будет равен земному, то перелёты внутри Солнечной системы станут занимать считанные дни. И тогда настанет эпоха грандиозных космических открытий внутри Солнечной системы и время освоения её просторов и богатств.
Следующие слова первого космического геолога Джека Шмитта, сказанные им в одном из интервью, прямо адресованы молодежи, будущим исследователям космоса: «Мы исследовали лишь очень маленькую часть Луны. Обратную сторону Луны мы вообще не затронули! Исследование Марса станет потрясающе интересным».
— Мы непременно займёмся исследованием Марса. Мы изучим весь миллион других планет! — пообещала Галатея. — И нашими именами назовут материки и океаны!
Нил Армстронг (1930–2012) — первый астронавт, высадившийся на Луне в 1969 году в ходе американской экспедиции «Аполлон-11».
Базз Олдрин (р. 1930) — американский астронавт, высадившийся на Луне в 1969 году вместе с Армстронгом.
Роналд Эванс (1933–1990) — американский астронавт, участник последней лунной экспедиции программы США «Аполлон-17».
Юджин Сернан (1934–2017) — американский астронавт, участник последней лунной экспедиции программы США «Аполлон-17». Совершил высадку на Луну в декабре 1972 года.
Харрисон (Джек) Шмитт (р. 1935) — американский астронавт-геолог, побывавший на Луне в декабре 1972 года в ходе экспедиции «Аполлон-17».
Сказка о Земле и воде, золоте и алмазах
Перед традиционной вечерней сказкой Дзинтара показала детям причудливый камень, похожий на половинку шара с пустотой внутри.
— Вот каменная книга, с чтения которой я начну сегодняшнюю историю. Это агат, или агатовая камера, происхождение которой до сих пор во многом остается загадкой для геологов — учёных, которые изучают образование и строение Земли и её минералов. Посмотрите внимательно на эту полость, покрытую изнутри кристаллами. Их вырастила вода, вернее водный раствор различных веществ. Попробуем прочитать эту книгу или хотя бы бегло просмотреть её.
Что было в начале? Просто пустота в горных породах, куда по трещинам проникала вода. На внешней границе камеры видны тонкие слои, словно годовые кольца на пне дерева. Они различаются по толщине и цвету. Значит, был период, когда на стенках агатовой камеры росли не кристаллы, а медленно отлагались слои вещества с переменным оттенком: светлые, тёмные, оранжевые, голубоватые. Их цвет зависел от химического состава раствора, проникавшего в агатовую камеру сквозь трещины. Эти трещины в стенках агата тоже хорошо видны — возле них процесс накопления слоев нарушается. В какой-то момент образование ровных слоёв на стенке камеры остановилось. Значит, поменялись условия — возможно, из-за землетрясения или из-за медленного движения гор. Благодаря этому в полость стал поступать раствор другого состава — и начался рост кристаллов кварца.
— Что такое кварц? — спросила Галатея.
— Это минерал, состоящий из диоксида кремния, где на каждый атом кремния приходится два атома кислорода. Кварц — один из самых распространённых минералов на Земле, из которого состоит 12 % земной коры. Он входит в многие другие минералы в виде смесей и силикатов. С учетом этого, общая масса кварца в земной коре составляет 60 %.
— Значит, он должен быть повсюду!
— Конечно. Когда вы с Андреем играли в детской песочнице, то имели дело с кварцевым песком.
Повзрослевший Андрей покраснел и заёрзал. Он уже давно не играл в песочнице!
— Горный хрусталь — это тоже кварц. В агатовой камере видны и фиолетовые аметистовые кристаллы — и это кварц, только с примесью железа. Отметим, что сначала в агатовой камере росли прозрачные кристаллы кварца, но потом в растворе появились ионы железа, марганца и, возможно, какие-то другие примеси, и кристалл приобрёл тёмно-синюю аметистовую окраску. На самом деле происхождение цвета у кристаллов — это интересная проблема, в которой много неясного. Можно заметить, что интенсивность фиолетовой окраски тоже меняется со временем и ростом слоёв в камере: она становится то темнее, то светлее.
Внутренняя поверхность агатовой камеры покрыта светлыми крупными кристаллами кварца. Здесь виден желтоватый налёт, который может быть связан с осаждением частиц рыжей глины или с химическими процессами, в которых участвуют ионы железа и алюминия.
Геологическая история миллионов лет отражена в этой агатовой книге. И далеко не все её страницы мы прочитали или просто перевернули. Посмотрите вот на эти странные образования… — Дзинтара указала на мелкокристаллические пластины в агатовой камере, — они расположены так, что повторяют форму крупного кристалла. Когда-то в агате крупный кристалл кварца прекратил расти как единый кристалл. Возможно, из-за большого количества примесей в растворе, которые сыграли роль многочисленных центров кристаллизации, молекулы, приносимые водой, перестали надстраивать уже имеющуюся структуру кристалла и образовали на его поверхности тонкий слой из мелких кристалликов. Он оказался более устойчивым к растворению; и когда крупный родительский кристалл растаял в протекающей воде, то поликристаллический слой остался, образуя хрупкую полую структуру, повторяющую симметрию материнского кристалла. Такие кристаллические структуры называют псевдокристаллами.
— Как это — кристалл кварца растаял в воде? — удивилась Галатея. — Ведь песок не растворяется в воде! И горный хрусталь тоже.
— Растворяется, только надо очень долго ждать! — улыбнулась Дзинтара.
— У тебя терпения не хватит! — пошутил над сестрой Андрей.
Галатея и Андрей внимательно рассматривали тяжёлый агат, вглядываясь в его замысловатые слоисто-кристаллические оболочки.
— Мы взяли только один из бесчисленных примеров геологических чудес и диковин. Во Вселенной насчитывается менее сотни устойчивых атомов разного сорта или химических элементов, зато из них можно создать практически бесконечное число различных молекул. И многие из них соединяются в шесть тысяч минералов — природных химических соединений, которые обычно имеют кристаллическую или поликристаллическую структуру. Широко распространены на Земле лишь 100–150 минералов. Минералами являются и алмаз, который представляет собой кристаллическую форму углерода, и также корунд, кристаллический оксид алюминия. В каждой молекуле корунда на два атома алюминия приходится три атома кислорода…
Галатея с интересом рассматривала агат, рассеянно слушая рассказ матери.
— …Корунд с красной окраской из-за примеси хрома широко известен как рубин…
Девочка мигом насторожилась.
— …а корунд с синей окраской называется сапфир.
Глаза девочки вспыхнули неподдельным интересом к корунду. Андрей спросил:
— А гранит тоже является минералом?
— Нет. Это горная порода, сложенная из нескольких минералов класса силикатов. Горная порода — это природная смесь разных минералов или органических веществ; из этих пород и состоит земная кора, на которой мы живём. Кроме упомянутого кварца, в гранит входит полевой шпат. Этот минерал имеет очень сложный состав. Кроме атомов алюминия, кремния и кислорода, он содержит атомы калия, натрия и кальция. Они сложным образом взаимодействуют друг с другом, образуя целую группу минералов, называемых полевыми шпатами. Земная кора на 50 % состоит из полевых шпатов, которые входят в многие горные породы, включая граниты и гнейсы. Зато такая горная порода, как всем известная глина, состоит в основном из мелкокристаллического минерала каолинита, в который входит оксид кремния, оксид алюминия и вода.
— Получается, — сказала Галатея, — что если взять аметист и горный хрусталь, смешать их с рубинами и сапфирами и залить водичкой, то получим просто глину?
— Не забудь — аметист и рубины надо хорошенько размолоть! — уточнил педантичный Андрей.
Дзинтара продолжила:
— Алюминий и оксид кремния могут соединиться в красивый минерал — топаз. Топаз любят ювелиры, а самые крупные его кристаллы весят до 80 килограммов. Оригинальным минералом является зелёный узорчатый малахит, представитель группы минералов-карбонатов, в молекуле которого атомы меди соединяются с атомами углерода, кислорода и водорода. Важным видом карбонатов является кальцит или известковый шпат. Простая молекула кальцита содержит один атом кальция, один атом углерода и три атома кислорода. Это самый распространённый биоминерал, который входит в состав раковин большинства беспозвоночных. Бесчисленные покол