Пещера кристаллов • Аркадий Курамшин • Научная картинка дня на «Элементах» • Геохимия
Перед вами огромные кристаллы гипса, образовавшиеся в подземной Пещере кристаллов в Мексике.
Пещера была обнаружена в 2000 году в шахтовом комплексе около города Найка, штат Чиуауа. В поисках новых перспективных месторождений железной руды шахтеры неожиданно натолкнулись на необычное зрелище: целая пещера была заполнена массивными молочно-белыми гипсовыми кристаллами. Длина некоторых кристаллов достигала 11 метров при ширине 1 метр — намного больше, чем известные до этого гипсовые кристаллы, образовавшиеся в естественных условиях или выращенные искусственно.
Пещера кристаллов расположена на глубине 290 метров под землей, местность около нее богата свинцовыми, цинковыми и серебряными рудами. С момента открытия пещеры подземный «кристаллизатор» привлекал внимание ученых со всего света, которые приезжали, чтобы не только полюбоваться на редкое зрелище, но и выяснить причины образования таких больших и правильных кристаллов.
Изучение механизма их образования представляет не только теоретический интерес, но и поможет разработать способы защиты кристаллов от разрушения, чтобы сохранить эту красоту для будущих поколений.
Предполагается, что образование кристаллов началось около 26 миллионов лет назад, когда в результате вулканической активности магма вышла на поверхность в районе расположения современного города Найка. Выход магмы способствовал формированию горы и накоплению в подгорных известковых пещерах горячей и насыщенной минералами воды. Вулканическая активность привела к смещению элементов земной коры, и пещера с водой, насыщенной минеральными веществами, лишилась контакта с другими подземными резервуарами, оказавшись «запечатанной». Вода содержала большое количество малорастворимого сульфата кальция, который, в зависимости от условий, может образовывать несколько минералов. В Пещере кристаллов он превратился в одну из форм гипса (CaSO4·2H2O) — прозрачную и бесцветную его разновидность, известную как селенит.
У каждого минерала есть своя область условий, в которых он сохраняет устойчивость, изменение же условий способствует превращению одного минерала в другой. Так, минерал на основе безводного сульфата кальция (CaSO4) — ангидрит — более устойчив в горячей воде и может осаждаться при температуре 58°C; гипс же формируется при охлаждении концентрированного раствора сульфата кальция до 56°C.
Первоначально в воде, подогреваемой магмой, началось формирование осадочных отложений ангидрита. Затем, спустя тысячи лет, когда температура воды в пещерах опустилась ниже 58 °C, началось растворение ангидрита, которое сопровождалось образованием центров кристаллизации и последующим ростом кристаллов гипса. Растворявшийся ангидрит поддерживал подземный раствор достаточным количеством сульфата кальция, чтобы обеспечить его легкую пересыщенность, создавая идеальные условия для медленного роста кристаллов гипса.
Те же самые богатые сульфатом кальция воды в свое время заполнили и еще один подземный резервуар около города Найка. Но условия в этом подземном помещении не позволили кристаллам гипса вырасти до огромных размеров: из-за более быстрого охлаждения они стали гораздо скромнее.
В Пещере мечей (см. The Cave of Swords), расположенной по соседству с Пещерой кристаллов, но на глубине 120 метров, стены полностью покрыты гипсовыми кристаллами, форма которых напоминает средневековые мечи.
Длина этих гипсовых «мечей» не превышает двух метров, а их количество больше, чем в Пещере кристаллов.
Исследователи даже смогли оценить, с какой скоростью проходил рост кристаллов в Пещере кристаллов при температурном интервале между 54 и 58°C. Для этого они погружали фрагмент гипсового кристалла из этой пещеры в перенасыщенные при разных температурах растворы сульфата кальция и измеряли скорость осаждения новых слоев на «родительский» кристалл. Оказалось, что при температуре водного раствора сульфата кальция 55°C (наиболее вероятная температура при образовании мегакристаллов) кристаллы гипса росли так медленно, что за двести лет толщина кристалла увеличивалась всего лишь на толщину бумажного листа — а одного метра в поперечнике кристаллы достигали при такой температуре примерно за миллион лет.
Фото с сайта cen.acs.org.
Аркадий Курамшин
Пещера Гигантских Кристаллов в Найке
Есть на нашей планете места, попав в которые невольно осознаёшь, насколько всё-таки крошечное создание человек… В этой статье речь пойдёт об удивительной пещере в Мексике, отличительной особенностью которой являются просто невероятные размеры кристаллов.
Запись относится к месту: Северная Америка
Пещера Гигантских Кристаллов была найдена при бурении местной шахты 300-метровой глубины в мексиканском городке Найка штата Чиуауа.
В основной камере пещеры находятся одни из самых больших селенитовых кристаллов, когда-либо найденных на планете (селенит — кристаллическая форма гипса), например самый большой из найденных кристаллов достигает 11 метров в длину, 4х в диаметре и весит при этом около 55 тонн.
Вот как выглядит селенит в чистом виде
Пещеру чрезвычайно тяжело изучить из-за экстремальных условий — постоянной 90-99% влажности и температур, достигающих 65°C, вследствие чего обычный человек без специального защитного костюма может пробыть здесь не более 10 минут, поэтому основными замерами и исследованиями пещера обязана специально собранной для этой цели группы учёных, известной как Проект Найка.
А эти снимки сделал профессиональный фотограф Мэттью Рейдер, специализирующийся как раз на фотосъёмке в узких, влажных и труднодоступных каньонах, а также в тёмной и опасной окружающей среде, хотя даже для него съёмка в таких экстремальных условиях далась нелегко, и сделать чёткие фотографии так и не удалось, даже используя все имеющиеся у него в арсенале уловки и техники.
Сам Мэттью говорил потом, что фотографируя кристаллы он был настолько взволнован открывшимися видами, что пришлось заставлять себя сконцентрироваться на времени, чтобы вовремя вернуться к находящемуся в 10ти метрах от него выходу и не потерять сознание.
Сегодня доступ в кристальные пещеры открыт только для учёных, но пару раз замки взламывались охотниками за минералами. Позже их нашли, но на одного из охотников возмездие «снизошло» ещё до этого, прямо на месте преступления — непутёвого грабителя насквозь проткнуло кристаллом, который он хотел сбить с потолка.
Условия возникновения таких уникальных кристаллов в этой пещере были созданы древним разломом, из-за которого в камеру под ней попала магма. Разогретые грунтовые воды стали пропитываться минералами (в основном гипсом) — в результате пещера постепенно заполнилась этой чрезмерно богатой минералами жидкостью и оставалась в таком состоянии более 500 тысяч лет. Всё это время температура здесь колебалась в районе 50°C, что позволило кристаллам сформироваться и вырасти до таких огромных размеров.
В 1910 году найкские шахтёры во время обнаружили странную пещеру во время добычи полезных ископаемых в местном руднике. Находку сразу окрестили Пещерой Мечей из-за характерных соляных образований, достигающих метра в длину. Пещера Мечей находится на 120-метровой глубине, прямо над Пещерой Кристаллов, а сравнительно малые размеры селенитовых образований позволяют утверждать, что при их формировании температура здесь упала гораздо быстрее, чем в нижней камере, в результате чего кристаллы Пещеры Мечей перестали расти, в отличие от Пещеры Кристаллов, в которой до сих пор держатся подходящие для их роста температурные условия.
Пещера Гигантских Кристаллов была обнаружена лишь в апреле 2000 году шахтерами Найкской горнодобывающей компании Industrias Pe?oles Элоем и Хавье Дельгадо, прокладывающими дренажный туннель в шахте, богатой серебром, цинком и свинцом, на глубине около 330 метров. Заметив, что в результате взрыва образовался небольшой лаз, Элой протиснулся в него и оказался в помещении примерно 10 на 20 метров.
Мексиканец был настолько поражён увиденным, что на мгновение потерял дар речи. Позже он рассказывал, что когда луч фонаря попал в комнату, он многократно отразился в разных направлениях, будто кто-то разбил здесь гигантское зеркало. Месяцем позже рядом нашли ещё одну, более объёмную пещеру с селенитом.
Пещера Кристаллов представляет собой подковообразную впадину в известняковой скале. Её пол покрыт практически идеально огранёнными прозрачными блоками, из которых выступает тот самый, огромный кристалл, о котором мы уже говорили выше. Сегодня пещеры доступны только благодаря постоянной откачке воды мощными насосами горнодобывающей компании. Если их остановить — пещера вновь заполнится водой. Проблема состоит в том, что на воздухе состояние кристаллов ухудшается и они начинают разрушаться, поэтому учёные из Проекта Найка пытаются визуально зарегистрировать кристаллы прежде, чем они сломаются.
В 2009 году во время очередного бурения была найдена дальняя комната Пещеры Кристаллов, впоследствии названная Ледяным Дворцом.
Находится она на 150-метровой глубине и не затапливается, но её селенитовые кристаллы намного меньше, с маленькими формированиями в форме «цветной капусты» и удивительными нитевидными кристаллами .
В феврале 2011 канал Discovery подготовил передачу «Найка. По ту сторону Пещеры Кристаллов», в которой говорилось о том, что учёные уверены в существовании множества других «кристальных» комнат, но дальнейшие исследования приведут к разрушению кристаллов.
Специалисты утверждают, что сохранить кристаллы селенита возможно посредством плавного снижения температуры, поэтому в ближайшем будущем горнодобывающая компания планирует оснастить Пещеру Гигантских Кристаллов системой кондиционирования и сделать её более удобной для посещения туристами, так что вполне возможно, что через год туда попадут первые счастливчики.
Скорее всего, для посещения будут открыты обе пещеры — меньшая, размером с двуспальные апартаменты (температура около 40°C), и большая, размером с храм (температура свыше 60°C).
Обе они находятся на почти 400-метровой глубине.
Когда запасы металлов в шахте иссякнут, компании Industrias Peroles станет нерентабельно содержать эти уникальные пещеры, поэтому их снова запечатают и позволят заполниться водой.
Небольшое видео, позволяющее более детально разглядеть всю красоту этого уникального места
Если Вам понравилась Пещера Кристаллов, советую виртуально посетить также австрийскую Ледяную Пещеру Эйсрайзенвельт.
В гигантских подземных кристаллах обнаружена странная жизнь
Люди в специальных защитных костюмах исследуют массивные лучи селенита в Пещере кристаллов в шахте Найка.
Фотография Карстена Питера, Коллекция изображений Nat Geo
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Бостон, Массачусетс Существа, питающиеся железом, серой и другими химическими веществами, были обнаружены в ловушке внутри гигантских кристаллов глубоко в мексиканской пещере.
Микробные формы жизни, скорее всего, являются новыми для науки, и, если исследователи, которые их обнаружили, правы, организмы все еще активны, даже если они дремали десятки тысяч лет.
Если это подтвердится, это станет дополнительным доказательством того, что микробная жизнь на Земле может выживать в более суровых условиях в изолированных местах, чем ученые считали возможным ранее. (См. «Жизнь впервые обнаружена глубоко под антарктическим льдом?»)
«Эти организмы были бездействующими, но жизнеспособными в течение геологически значимых периодов времени, и они могут быть освобождены благодаря другим геологическим процессам», — говорит директор Института астробиологии НАСА Пенелопа. Бостон, который объявил о находке сегодня на собрании Американской ассоциации содействия развитию науки. «Это сильно влияет на то, как мы пытаемся понять эволюционную историю микробной жизни на этой планете».
В то же время микробы вызывают серьезные опасения по поводу попыток исследовать другие миры в нашей Солнечной системе и охотиться за инопланетной жизнью, говорит она.
НАСА предпринимает много строгих шагов для стерилизации космических кораблей, когда это необходимо, но всегда есть риск, что миссия по бурению в другой мир может привести к проникновению агрессивных и очень живучих земных существ. (См. «Полет на Марс может испортить поиск инопланетной жизни».)
«Как мы можем гарантировать, что миссии по обнаружению жизни будут обнаруживать настоящую жизнь на Марсе или жизнь в ледяных мирах, а не на наша жизнь?» — спрашивает Бостон. «Аспекты моей работы иллюстрируют крайнюю жесткость жизни на Земле и ограничения, которые накладывают на нас».
Пузырьковые жукиМикробы приспособлены к выживанию в экстремальных условиях внутри Пещеры кристаллов, части шахты Наика в северном штате Чиуауа. Операции по добыче свинца и серебра включали откачку грунтовых вод из обширных подземных пещер, которые обнаружили лабиринт массивных молочно-белых кристаллов, некоторые из которых достигали более 30 футов в длину.
Рабочие спускаются по шахте к пещерам шахты Наика.
Фотография Карстена Питера, Коллекция изображений Nat Geo
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
В 2008 и 2009 годах под эгидой Технологического института Нью-Мексико в Бостоне были взяты образцы из карманов жидкости внутри кристаллов. Ее команда смогла «разбудить» спящие микробы в этой жидкости и вырастить культуры, как она рассказала сегодня на встрече. Согласно анализу ее команды, эти организмы генетически отличаются от всего, что известно на Земле, хотя они больше всего похожи на других микробов, обитающих в пещерах и вулканической местности.
Предыдущая работа датировала самым старым кристаллам в пещере полмиллиона лет. Основываясь на этих расчетах скорости роста кристаллов, ее команда считает, что организмы, которые они выращивали в лаборатории, находились внутри своих сверкающих коконов где-то между 10 000 и 50 000 лет.
В настоящее время работа готовится к публикации и еще не прошла процесс рецензирования, стандартный первый шаг в проверке научной находки.
Из-за этого другим экспертам пока сложно говорить об этом заявлении.
«Но возрождение микробов из образцов возрастом от 10 000 до 50 000 лет не так уж и дико, если исходить из предыдущих сообщений о реанимации микробов в геологических материалах возрастом от сотен тысяч до миллионов лет», — отмечает Брент Кристнер, микробиолог из Университета Флориды в Гейнсвилл.
Например, другие ученые сообщали о древней микробной жизни, обнаруженной в ледниковом льду, заключенной в янтарь и заключенной в кристаллы соли. «Однако количество скептицизма, связанного с этими исследованиями, обычно напрямую коррелирует с возрастом утверждения», — предупреждает Кристнер.
Гипсовый кристалл создает внутри шахты потусторонний эффект.
Фотография Карстена Питера, Speleoresearch & Films, Nat Geo Image Collection
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Частично проблема в том, что никто не знает точно, как долго может просуществовать жизнь любого вида в состоянии покоя.
Даже спящим организмам в конце концов нужна пища, иначе их клетки начнут деградировать, и ученые пока не знают, смогут ли эти выносливые микробы замедлить свой метаболизм ровно настолько, чтобы выжить в течение тысячелетий.
Вполне возможно, что организмы из Найки зарабатывают на жизнь, используя ограниченные источники энергии в жидкостях, в которых они были обнаружены, добавляет Кристнер: «Возможно, они выживают, поедая мертвые микробы, которым не повезло».
Молодые нарушители?Но также есть шанс, что микробы Naica появились вовсе не внутри кристаллов, а из окружающих их луж воды.
В 2013 году исследователи из Франции и Испании сообщили об обнаружении микробной жизни в горячих соленых источниках глубоко внутри системы Наика. Эти современные микробы также получают энергию от химических веществ в недрах и также генетически отличаются от известных видов микробов.
«Я думаю, что наличие микробов, захваченных внутри флюидных включений в кристаллах Naica, в принципе возможно.
Однако то, что они жизнеспособны через 10 000–50 000 лет, более сомнительно», — говорит микробиолог Пурифасьон Лопес-Гарсия из Французского национального центра научных исследований, один из соавторов исследования 2013 года.
«Загрязнение во время бурения микроорганизмами, прикрепленными к поверхности этих кристаллов или живущими в крошечных трещинах, представляет собой очень серьезный риск», — говорит Лопес-Гарсия. «Я очень скептически отношусь к правдивости этого открытия, пока не увижу доказательства».
Шахта Наика снова затоплена грунтовыми водами, и гигантские кристаллы могут свободно расти.
Фотография Карстена Питера, Коллекция изображений Nat Geo
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Бостон отмечает, что ее команда предприняла множество шагов, чтобы попытаться избежать заражения, включая ношение защитных костюмов, стерилизацию своих сверл и стерилизацию поверхностей кристаллов перекисью водорода и, в некоторых случаях, огнем.
«Мы также провели генетическую работу и культивировали пещерные организмы, которые сейчас живы и подвергаются воздействию, и мы видим, что некоторые из этих микробов похожи, но не идентичны микробам в жидких включениях», — говорит Бостон. Это дает команде дополнительную уверенность в том, что они видят организмы внутри кристаллов.
К сожалению, вернуться в пещеру, чтобы собрать больше образцов, будет непростой задачей. Шахта перестала приносить прибыль, и работы в Найке прекратились, поэтому кристальная пещера снова затоплена грунтовыми водами. Но Бостон отмечает, что культуры, собранные ее командой, все еще активно растут, и она надеется, что другие ученые продолжат изучать этих существ.
«С тех пор, как я стал руководителем НАСА, мое время для науки весьма ограничено», — говорит Бостон. Она добавляет, что микробы, собранные ее командой, являются «ценным ресурсом, и мы хотим сделать его доступным для других людей. Предстоит еще много работы, чтобы сделать какие-либо выводы об их истории, перемещении и генетических связях».
Читать далее
Горе привело фотографа в Индию. Она нашла радость.
- Журнал
- Сквозь объектив
Горе повезло фотографа в Индию. Она нашла радость.
«Я взбиралась на горы, плавала в море и полностью распуталась», — пишет Сара Хилтон. Затем она начала видеть жизнь в цвете, свете и волшебстве.
Почему мы стареем?
- Наука
- Разум, тело, чудо
Почему мы стареем?
Независимо от того, движимы ли они внутренними часами в наших генах или жизненным износом, старение часто можно смягчить с помощью выбора образа жизни.
Что вызывает землетрясения?
- Наука
Что вызывает землетрясения?
Каждый день происходят тысячи землетрясений.
Вот что вам нужно знать о том, где они обычно происходят и как они измеряются.
Эксклюзивный контент для подписчиков
Почему люди так одержимы Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу
Посмотрите, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории
Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету
Почему люди так одержимы Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету
Почему люди так одержимы Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу исследует красную планету
Узнать больше
Пещера кристаллов Факты и информация
Пещера кристаллов — это чудо природы в Чиуауа, Мексика.
В его главной камере находятся одни из самых больших природных кристаллов, когда-либо обнаруженных, отсюда и название. Магма внутри делает пещеру невыносимо горячей и влажной, поэтому она остается в значительной степени неисследованной. Тем не менее, это подземное зрелище, несомненно, является одним из самых замечательных в мире проявлений природных минеральных образований.
Пещера Кристаллов соединена с шахтой Найка, находящейся на глубине 300 м (980 футов) под землей в Найке, штат Чиуауа, Мексика. Несмотря на то, что шахта Найка разрабатывалась веками, Пещера Кристаллов оставалась неоткрытой до 2000 года, когда два горняка в поисках следов серебра ворвались в обширную подземную камеру. Всего несколько дней спустя была установлена железная дверь, чтобы защитить вход.
Хотя пещера называется «Пещерой кристаллов» (Cueva de los Cristales), на самом деле она состоит из трех соединенных пещер, одна из которых намного больше других.
Эта гигантская пещера является домом для высоких куч селенита; поднимаясь настолько высоко, что люди кажутся крохотными по сравнению с ними.
Фактически, самые высокие кристаллы были измерены на высоте 11 м (36 футов) и весили примерно 55 тонн.
Эти гигантские кристаллы медленно росли последние полмиллиона лет. Примерно в 2-3 милях (3-5 км) под поверхностью находится гигантский бассейн магмы. Со временем пещеры были затоплены в результате просачивания грунтовых вод. Эта вода была богата гипсовыми минералами, а тепло, выделяемое магмой, работало как плита, поддерживая стабильный нагрев в течение 500 000 лет. Затем гипс в воде превратился в полупрозрачные кристаллы селенита, которые мы видим сегодня. Хотя до сих пор кристаллы росли устойчиво и медленно, они не будут расти дальше, если пещера снова не будет затоплена.
Под пещерой находится лужа магмы, поднимающаяся из ядра Земли. Этот жар от этой магмы делает пещеру невыносимой в течение длительного времени. На самом деле ни один человек не может провести в пещере больше нескольких минут. В главной камере была зафиксирована температура 150°F (65,6°C), в то время как в меньших пещерах немного прохладнее – 100°F (37,8°C).