Tajemnice diamentów

Piękne, oszlifowane diamenty - brylanty.

Diamenty to najbardziej kasowa produkcja natury. Od wielu stuleci są przedmiotem ludzkiego pożądania, zaś w ostatnim czasie na stałe utrwaliły się w ludzkiej świadomości jako symbol bogactwa i przepychu. W swoim uwielbieniu dla tych niewielkich odłamków, zaczęliśmy nadawać im imiona. Któż z nas nie słyszał bowiem o słynnym koh-i-noor, jednym z największych skarbów korony brytyjskiej? Niewielu z Was zastanawiało się jednak zapewne, w jaki sposób powstają diamenty.

Zacznijmy od przedstawienia naszego głównego bohatera. Od środka. W przeciwieństwie do wielu innych minerałów, których wzory chemiczne nie mieszczą się w jednym wersie specjalistycznej publikacji, diament zbudowany jest tylko z jednego pierwiastka - węgla. Nie jest to jednak taki sam węgiel, jak ten, którym opalamy nasze domostwa. Węgiel kamienny zawiera bowiem również inne pierwiastki, w tym tlen, wodór, czy azot. Diament jest zaś węglem w jego czystej postaci. Od innych odmian alotropowych węgla (czyli form jego występowania, do których zaliczamy też grafit czy grafen), odróżnia się między innymi odmiennymi połączeniami pomiędzy poszczególnymi atomami.

Aby węgiel w warunkach naturalnych przybrał postać diamentu, spełnić należy dwa warunki. Po pierwsze, ciśnienie musi wynosić od 4,5 do 6 gigapaskali. To wartość nadzwyczaj wysoka jak na ludzkie standardy, zważywszy na fakt, że pod gołym niebem doświadczamy zazwyczaj nacisku znajdującego się nad nami powietrza w wysokości tysiąca hektopaskali, czyli mniej więcej 0,000001 gigapaskala. Ponadto, by stworzyć diament musimy podnieść temperaturę do zawrotnych 900 stopni Celsjusza, pamiętając przy tym by nie przekroczyć 1300 stopni Celsjusza. Wyżej opisane warunki występują w bardzo niewielu miejscach.

Jednym z nich są niektóre obszary we wnętrzu Ziemi, położone na głębokościach od 140 do 190 metrów, a więc w płaszczu górnym naszej planety. Tam występuje bowiem odpowiednie ciśnienie. Należy jednak zaznaczyć, że diamenty nie powstają we wszystkich miejscach tej warstwy geologicznej - jedynie tam, gdzie korzystne ciśnienie wystąpi wraz z odpowiednią temperaturą. W ten sposób wykrystalizowane diamenty przemieszczają się w kierunku powierzchni Ziemi w jedyny możliwy sposób - przy pomocy wulkanów. Po zakończonej erupcji pozostają w kominach wulkanicznych wypełnionych materiałem, który nie zdążył go opuścić.

Nim człowiek zacznie prowadzić eksploatację musi jednak minąć jeszcze bardzo dużo czasu. Najpierw wulkan musi zakończyć swoją działalność. Gdy już przypnie się mu łatkę wygasłego, w ruch idą różnego rodzaju procesy geologiczne, wiatr i woda, powodując naturalne obniżanie się stożka i przekopując się do głębiej położonych warstw. Dopiero później - po odpowiednim przekopaniu terenu - człowiek natrafić może na diamenty. Nim jednak pospieszycie w kierunku wygasłych wulkanów Dolnego Śląska, muszę Was uprzedzić, że nie każdy wulkan niesie ze sobą diamenty. Jeśli chcecie na nie trafić, musicie pojechać nie na drugi koniec Polski, a raczej na drugi koniec świata. Najlepiej do Afryki. ;)

Kopalnia diamentów w Mirze, w Rosji.

Nieoszlifowany diament.

 Nie jest to jednak jedyny sposób na powstanie diamentów. Te mogą bowiem się wytworzyć również w wyniku katastrof kosmicznych. Gdy duża asteroida zderzy się z powierzchnią Ziemi, również mogą zaistnieć warunki idealne do powstania diamentu. W miejscu kolizji zarówno ciśnienie, jak i temperatury osiągają nadzwyczaj wysokie wartości. Inną opcją jest także przyniesienie diamentów z przestrzeni kosmicznej przez spadające na Ziemię meteoryty. Zjawiska te są niezwykle rzadkie, więc i złóż diamentów powstałych w ten sposób nie mamy zbyt wiele. Niemniej, nie chcielibyśmy raczej tego zmieniać, prawda? Bądź co bądź, wpuszczanie wielkich asteroid do naszego domu to nadzwyczaj ryzykowna metoda wzbogacenia się.

Diamenty, które przybyły do nas z kosmosu mają postać karbonado. Znajdujemy takie w Brazylii
i Republice Środkowoafrykańskiej.

Jako że technika poszła tak daleko, jak poszła, to oczywiście jesteśmy w stanie wyprodukować diamenty syntetyczne. Nigdy nie osiągną one takich wartości, jak te znalezione w ziemi, lecz mogą się przydać zarówno w jubilerstwie, jak i przemyśle - na przykład do ostrzenia wyjątkowo twardych narzędzi. Aby otrzymać taki diament musimy zaopatrzyć się w odrobinę grafitu, który ma taki sam skład chemiczny jak diament, bo tak jak on jest odmianą alotropową węgla. Później wystarczy już tylko poddać surowiec wspomnianym wyżej ciśnieniu i temperaturze. Jest to więc jedno z tych działań, którego pod żadnym pozorem nie powinniście - i zapewne też nie możecie - próbować w domu. ;)

Jak więc widzicie, znalezienie diamentu nie jest wcale takie proste. Po części jest to też powodem jego nadzwyczaj wysokiej wartości. Jeśli jednak kiedykolwiek wejdziecie w kontakt z jakimś diamentem, będziecie mieli przynajmniej świadomość, że widzicie jedno z największych dzieł wnętrza Ziemi :).

Witajcie w świecie siedmiu kontynentów

W ostatnich dziesięcioleciach uczeni zapadli na jakąś dziwną formę megalomanii. Nie pierwszy raz słyszymy już bowiem, że czegoś jest więcej. Ni stąd ni zowąd rośnie nam liczba pierwiastków (o czym więcej dowiecie się w artykule Gdy odkrywamy nowe pierwiastki). Nagle próbuje się nas przekonać, że planet w Układzie Słonecznym jest więcej, niż wcześniej sądziliśmy. Teraz okazuje się, że będziemy musieli zrewidować nasze poglądy na temat liczby kontynentów. Do ich grona dołączyła bowiem Zelandia.

Zdjęcie Nowej Zelandii wykonane w przestrzeni kosmicznej.

Niektórzy z Was mogą być zaskoczeni faktem, że w tytule widnieje cyfra "siedem". W szkole uczyli nas przecież, że właśnie tyle mamy kontynentów! A skoro w szkole uczyli nas źle, to na liczniku powinna się teraz pojawić piękna "ósemka". Musimy jednak pamiętać, że to co zawsze mieliśmy, mamy i mieć będziemy za dwa kontynenty - Europę i Azję - z geologicznego punktu widzenia jest jednym kontynentem - Eurazją, a podział został wprowadzony do użytku ze względu na rozbieżności w rozwoju kulturowym i historycznym obu regionów. Idąc tym tropem komplet niedawno obowiązujących kontynentów możemy zamknąć w zbiorze: Eurazja, Ameryka Południowa, Ameryka Północna, Afryka, Australia i Antarktyda.

.

Co zatem decyduje o tym, że jakiś kontynent możemy nazwać kontynentem? Według najprostszej definicji jest to płat ziemi otoczony ze wszystkich stron wodą. Najprostsze definicje zazwyczaj składają się jednak w trzech czwartych z niedopowiedzeń - i tak też jest w tym przypadku. Po pierwsze, kontynent nie musi być ze wszystkich stron otoczony wodą, by być kontynentem. Może on posiadać niezbyt znaczące połączenie z innym kontynentem - tak jak jest to w przypadku Afryki i Azji oraz Ameryki Północnej i Ameryki Południowej.
 .

Po drugie, nie każdy ląd otoczony wodą musi być kontynentem. Brytania to przecież wyspa, a mimo to zalicza się ją do kontynentu, jakim jest Eurazja. Dzieje się tak, ponieważ w geologii za formalną granicę kontynentu uważany jest stok kontynentalny, a więc miejsce, w którym płytki szelf kontynentalny gwałtowanie spada w kierunku głębin oceanicznych. Wyspy Brytyjskie leżą w całości w obrębie szelfu i gdybyśmy obniżyli nieznacznie poziom wody w światowych oceanach, to uzyskałyby one lądowe połączenie z resztą Europy. Dlatego musimy przyjąć, że Brytyjczycy - czy tego chcą, czy nie - mieszkają w Europie.
 .

O ile moglibyśmy się spodziewać wyschnięcia kanału La Manche, o tyle na pewno nigdy nie stanie się tak z Kanałem Mozambicki, który oddziela Madagaskar od Afryki, a którego głębokość dochodzi do 3 kilometrów! Nikt jednak nie ma wątpliwości, że Madagaskar sam w sobie nie stanowi osobnego kontynentu. A to dlatego, że wyspa ta jest zdecydowanie za mała by ją kontynentem nazwać. Dla tego typu przypadków ukuto tytuł mikrokontynent. Takim właśnie mikrokontynentem była też niegdyś Nowa Zelandia. Ale już nie jest.

Mapa świata, na której jasnoniebieskim kolorem oznaczono szelfy
kontynentalne. Jak widzicie, w ich obrębie znajduje się między innymi
Wielka Brytania, a także Nowa Gwinea (względem Australii).

W wyniku przeprowadzonych w ostatnich latach badań udało się ustalić, że Nowa Zelandia wcale nie stanowi malutkiego kompleksu dwóch wysp zagubionych gdzieś na południowym Pacyfiku. Sama Nowa Zelandia wydaje się być jedynie częścią znacznie większego obszaru rozciągającego się aż do położonej daleko na północy Nowej Kaledonii. Aż 94% tego obszaru znajduje się pod wodą, lecz głębokości są tam na tyle małe, że możemy mówić o istnieniu tam swego rodzaju rozległego szelfu kontynentalnego. Co ważniejsze, szelf ten nie jest trwale połączony z Australią. Pomiędzy ojczyzną kangurów a najbardziej do niego zbliżoną, północno-zachodnią częścią interesującego nas obszaru, istnieje bowiem wyróżniający się w ukształtowaniu terenu przesmyk, który moglibyśmy porównać do "zatopionej Cieśniny Gibraltarskiej".

Mapa Zelandii, na której jasnoniebieskim kolorem
oznaczono płytki ocean. W lewym, górnym rogu
mapy widoczne jest niepełne połączenie z
szelfem australijskim.

Zelandia - bo tak naukowcy nazwali nowy kontynent - ma też wystarczającą powierzchnię, by uznać ją za niezależny kontynent. Liczy aż 4,9 milionów kilometrów kwadratowych. To wprawdzie znacznie mniej niż najmniejszy jak dotąd kontynent - Australia, lecz z drugiej strony kilka razy więcej niż wszystkie znane nam mikrokontynenty. O odrębności Zelandii świadczy też jej zróżnicowana budowa geologiczna.
 .

Nie istnieje co prawda żadna instytucja uprawniona do tego, by narzucić siódmy kontynent całemu naukowemu światu. Za formalne przyjęcie tego dogmatu do terminologii naukowej można jednak uznać artykuł opublikowany kilka dni temu w czasopiśmie Amerykańskiego Towarzystwa Geologicznego. Stanowi on swego rodzaju manifest, zbierający doświadczenie badawcze minionych 20 lat i podsumowujący je w jednym prostym wyrażeniu: "Mamy siódmy kontynent".

Co sądzicie o najnowszym odkryciu przesławnych amerykańskich naukowców? Czy uważacie, że Zelandia jako kontynent ma rację bytu? :)

Dlaczego strusie nie potrafią latać?

Zamieszkujące Antarktydę (i nie tylko) pingwiny, australijskie emu, nowozelandzkie kiwi i kazuary, południowoamerykańskie nandu, zamieszkujące atlantyckie wysepki niewielkie chruścielaki karłowate. Wszystkie te ptaki łączy to, że nie potrafią latać. Tylko dlaczego? Dla każdego z wyżej wymienionych gatunków można by skonstruować osobną opowieść zawierającą odpowiedź na to pytanie. Dziś zajmiemy się jednak prawdziwymi królami wśród nielotów - strusiami.

Struś w afrykańskim rezerwacie Ngorongoro.

Dlaczego strusie nie potrafią latać? Najprostszą odpowiedzią na to pytanie byłoby: "bo są za duże". Ale jak dla mnie jest to zwykłe pójście na łatwiznę, wielokrotnie powielane w różnego rodzaju polskojęzycznych źródłach. Przecież to, że strusie są duże, to ledwie czynnik towarzyszący ich niezdolności do lotu! I to niekoniecznie bezpośrednio związany z rzeczywistymi przyczynami takiego stanu rzeczy. Równie dobrze można by nawiązać do nieprzystosowania skrzydeł strusi do lotu albo nadzwyczajnej masywności ich nóg. Ale to też droga na skróty.

Aby nie iść na skróty, trzeba się cofnąć o jakieś 65 milionów lat. Ten moment w historii naszej planety zapewne kojarzycie z dość znaczącym wydarzeniem. A mianowicie, wyginięciem dinozaurów. I choć nie wiemy tak do końca co doprowadziło do zniknięcia wielkich gadów z powierzchni Ziemi, to wiemy z całą pewnością, jakie były tego skutki. Ze świata przyrody zniknęły wszystkie wielkie stworzenia, jakie wówczas żyły. W ten sposób utworzyła się ogromna wręcz nisza, w którą z biegiem czasu wkraczały inne gatunki. W ten sposób światem zawładnęły ssaki. Pamiętać jednak należy, że na wyginięciu dinozaurów skorzystały także ptaki.

Niewielkie ptaki, kryjące się wówczas w gęstych lasach, zaczęły stopniowo się zmieniać. Nie musiały już konkurować z dinozaurami o pożywienie. Miały więc go pod dostatkiem, a przez to zaczęły - kolokwialnie mówiąc - tyć. Ruszyły tryby ewolucji i na przestrzeni kilku, a może kilkunastu milionów lat niektóre ptaki zeszły na ziemię, wielokrotnie powiększyły swe rozmiary i same zaczęły stanowić zagrożenie dla innych zwierząt. Im większe jednak były, tym trudniej im było latać. Ponadto, latanie stało się dla nich zupełnie niepraktyczne. Po co było marnować energię na pełne wykształcenie skrzydeł i umiejętność lotu, skoro wszystko można było osiągnąć nie odrywając stóp od ziemi?

Konfuciuzornis, ptak żyjący w okresie wczesnej
kredy, mający rozmiary ok. 20-30 centymetrów.

Gastornis, ptak żyjący już po wymarciu dinozaurów, 56-40 mln lat temu.
Przez pewien czas piastował tytuł największego zwierzęcia lądowego świata.

No i jeszcze jedna kwestia. To, co skłania ptaki do lotu, to często konieczność uniknięcia pożarcia przez innego zwierza. Ucieczka. Łatwiej uciekać na skrzydłach niż na nogach. Tymczasem kilkadziesiąt lat temu przodkowie strusi nie mieli okazji na znalezienie zbyt wielu powodów do ucieczki. Nie było po prostu zwierząt na tyle dużych, by mogły ze strusiami zadrzeć. I to stało się kolejnym powodem, dla którego strusie zatraciły umiejętność latania.

No to już ustaliliśmy skąd się wzięła u strusiów niezdolność do lotu. Musimy jednak w takim razie odpowiedzieć na jeszcze jedno frapujące pytanie. Skoro nie potrafią latać, to po kiego grzyba im skrzydła?! Dlaczego przez 40 milionów lat te niepraktyczne - jak by się wydawało - części ciała nie zanikły? Otóż natura znalazła dla nich inne zastosowanie. Po pierwsze, silnie opierzone skrzydła pozwalają strusiom przetrwać w trudnych, afrykańskich warunkach. W upalne dni skutecznie chronią ich skórę przed słońcem, zaś w niezwykle mroźne noce zapobiegają nadmiernym utratom ciepła. Samce zaś wykorzystują je podczas tańców godowych. Przecież jakoś trzeba zaimponować potencjalnej partnerce, czyż nie? ;)

I jeszcze raz struś w obecnym wydaniu.

No to dowiedzieliśmy się już czym takim zasłużyły sobie strusie, że nie potrafią latać. Czy znaliście odpowiedź na to pytanie już wcześniej? A może udało mi się czymś Was zaskoczyć? :)

Zobacz też:
1.  Mamut znowu żywy
2. Kto wygra Euro 2016?

3. O Polaku, który chciał przesiedlić naród do Oceanii

Jak powstał Przełom Dunajca?

Kiedy byłem dzieckiem i znalazłem się razu pewnego w Pieninach, w mojej głowie zaświtało pytanie. Jak powstał Przełom Dunajca? Pierwsze wyobrażenie na ten temat było dosyć proste i niezbyt realistyczne. Oto całkiem spora rzeka nagle miałaby zacząć płynąć i nagle natrafić na przeszkodę w postaci gór. Wody zbierało się coraz więcej i więcej, aż jej napór stał się tak duży, że przerwała się ona przez górskie szczyty i popłynęła dalej. Cóż, trudno to zaliczyć nawet do fantastyki naukowej. A co będzie z kolei czymś więcej niż owa fantastyka? Jaka jest prawda o powstaniu Przełomu Dunajca?

Na początek należy zaznaczyć, że wyróżniamy wiele rodzajów przełomów. Mądrzy naukowcy, którym z całą pewnością się nudzi, zapewne i w tej chwili wymyślają nowe typy, z tych istniejących wydzielają podtypy, a nad zasadnością innych typów solidnie się zastanawiają. Podręcznikowych gatunków przełomów, takich o niezaprzeczalnym charakterze, jest jednak tylko (i aż!) cztery. Pierwszy - odziedziczony - oznacza, że rzeka płynie przez dolinę ukształtowaną już wcześniej, na przykład przez lodowiec. Drugi - przelewowy - powstaje poprzez przełamanie przez napierającą wodę wału ją spiętrzającego. Trzeci - regresyjny - to przełom powstały poprzez stopniowe cofanie się źródła rzeki (co nazwiemy erozją wsteczną).

W tym momencie interesuje nas typ czwarty, niezbyt przyjemny ze względu na trudną nazwę. Jest to przełom atecedentny. I jego opis można już bez obaw zaprezentować na przykładzie Dunajca. Wyobraźcie sobie sytuację sprzed kilkudziesięciu milionów lat. W później kredzie i na początku trzeciorzędu w miejscu dzisiejszych Pienin nie było jeszcze strzelistych szczytów górskich. Ale była rzeka. Był już wtedy Dunajec lub jego protoplasta.

I wtedy, na początku trzeciorzędu, rozpoczęły się w tym miejscu procesy górotwórcze. Innymi słowy, zaczęły powstawać góry, stopniowo podnosiła się w tym miejscu wysokość nad poziomem morza. Wypiętrzanie to przebiegało jednak bardzo wolno. Na tyle wolno, że rzeka nadążała z erozją, z wcinaniem się w to, co się podniosło. To tak jakby podnosił się cały obszar, tylko nie dolina rzeki, gdzie woda zdzierała kolejne warstwy ziemi i skał.

A to jeszcze nie były ostatnie ruchy górotwórcze w tym regionie. Ta zasadnicza faza nadeszła dopiero na przełomie paleogenu i neogenu, a więc kilkadziesiąt milionów lat po wspomnianych wyżej procesach. Rzeka miała więc naprawdę bardzo dużo czasu na przeciwdziałanie wypiętrzaniu się gór, przynajmniej na jej terytorium...

Powstanie Przełomu Dunajca było więc zjawiskiem długotrwałym, jak i bardzo interesującym. Ważne jest w zasadzie jednak tylko jedno - że dzięki tym milionom lat procesów rzeźbotwórczych, dziś możemy podziwiać takie cudy natury, jak właśnie pieniński przełom.

Wulkan przyjacielem człowieka

Dużo się słyszy o wulkanach. Zazwyczaj źle. A to wybuch wulkanu w Indonezji spowodował ogromne straty, a to niepokorny, mający "bazę" na niewielkiej Islandii Eyjafjallajökull zatrzymuje ruch lotniczy w całej Europie. Rzut okiem na historię - Santoryn niesie zagładę kulturze minojskiej, Wezuwiusz niszczy Pompeje, wybuch Krakatau słychać z odległości kilku tysięcy kilometrów, Święta Helena przenosi 57 istnień na tamten świat. Rzadko natomiast słyszymy o pożytecznym działaniu wulkanów. Tymczasem są one jednymi z nieocenionych przyjaciół człowieka. Przyjaciółmi co prawda niewiernymi, często nas zdradzającymi, lecz przynoszącymi nam wiele naprawdę istotnych korzyści.

Zacznijmy od Jawy. Jeden z najgęściej zaludnionych regionów na świecie. Zamieszkuje ją 130 milionów ludzi, co przy powierzchni wyspy na poziomie 140 000 km², daje gęstość zaludnienia dochodzącą do 1000 osób na km². Co ciekawe, Jawa to jeden z najbardziej aktywnych sejsmicznie regionów na świecie z kilkudziesięcioma aktywnymi wulkanami. Okazuje się jednak, że ludność miejscowa czerpie z tego faktu więcej korzyści niż strat. Wulkany - mimo że aktywne - nie wybuchają tak często, ale istotne jest to co po tych erupcjach pozostaje. A mianowicie - mnóstwo popiołów, rozlegle pokrywy lawowe. Na tych materiałach wytwarzają się niezwykle żyzne gleby wulkaniczne, które sprzyjają rozwojowi rolnictwa. Pożyteczne, czyż nie?

Krajobraz wulkaniczny na Jawie.

Teraz przenieśmy się na drugi koniec świat - do Islandii. Wyspa ta słynie z niezliczonych wulkanów i gejzerów. Stało się to dla jej mieszkańców dobrym źródłem energii. Funkcjonuje tam kilka elektrowni geotermalnych, które pobierają energię z gorącej wody. W ten sposób produkuje się na Islandii czwartą część energii. Ponadto, 9 na 10 gospodarstw domowych jest ogrzewanych przy użyciu gorącej wody.

Elektrownia geotermalna na Islandii.

Wędrujemy dalej. Pora na Hawaje, przez wielu uważane za prawdziwy cud natury. A właściwie cud wulkanów - bo gdyby nie one, Hawajów by nie było. Na jednej z wysp, tej wysuniętej najbardziej na południe, a więc Hawai'i, wciąż tworzy się nowa pokrywa, gdy gorąca lawa wypływa spod powierzchni ziemi i spływa do oceanów, gdzie zastyga. W ten sposób wyspa stale się powiększa o nowe tereny.

Plaża wulkaniczna na Hawajach.

I jeszcze jedna wędrówka, tym razem do Grecji, a dokładniej na Santoryn. Ta niewielka wyspa, pozostałość po potężnym wybuchu wulkanu, przyciąga mnóstwo turystów. Chcą oni ujrzeć na własne oczy piękne formy ukształtowane przez naturę, wysokie klify i otaczające je morze. Tak więc wulkany mogą stać się także atrakcją turystyczną. A przykład Santorynu nie jest pod tym względem odosobniony - wystarczy pomyśleć o Wezuwiuszu, Fudżi, czy Górze Świętej Heleny.

Santoryn.

Wulkany są więc dla człowieka niezwykle pożyteczne. Pomagają mu na wiele różnych sposobów. Okazuje się, że czasem to, co niszczycielskie i śmiercionośne, potrafi też budować i dawać życie.