Учёные пытаются раскрыть секрет необычайной прочности новозеландского нефрита, известного маори как поунаму (pounamu).
Этот камень относится к числу самых трещиностойких природных материалов на Земле, и понимание особенностей его структуры может в будущем помочь создавать новые материалы для космической техники.
Исследованием занимается аспирантка в области геологии Наталья Селютина. Она родилась в Сибири, а сейчас проводит исследования в Новой Зеландии. Её интерес к камням во многом связан с семейной историей.
Работа стала первым синхротронным исследованием микроструктуры нефрита такого типа. Результаты исследования опубликованы в журнале New Zealand Journal of Geology and Geophysics.
Бабушка Селютиной принадлежала к удмуртской коренной народности и в детстве рассказывала ей сказки, в которых главными героями были различные горные породы и минералы. Особое место в семье занимал нефрит. По семейной традиции, часть духа умершей женщины переходит в нефритовый браслет, который затем передаётся по женской линии. Такой браслет есть и у матери исследовательницы.
Именно нефрит привёл Селютину к её нынешнему исследованию. Она изучает микроструктуру и механические свойства камня, пытаясь понять, почему он обладает настолько высокой устойчивостью к разрушению.
«Это один из самых трещиностойких природных материалов, которые когда-либо существовали», — говорит исследовательница. По её словам, точная причина этого свойства пока не установлена и, вероятно, связана сразу с несколькими особенностями внутреннего строения камня.
В 2024 году Селютина отправилась на Тайвань, в Национальный центр синхротронного излучения, где с помощью ускорителя частиц исследовала структуру нефрита. Такой метод позволяет с высокой точностью изучать молекулярное и кристаллическое строение материалов. Размер отдельных зёрен нефрита чрезвычайно мал — некоторые из них в несколько раз тоньше человеческого волоса.
Научный интерес к необычной прочности камня первоначально возник благодаря маорийским мастерам, которые обрабатывают нефрит. По словам Селютиной, её научный руководитель много лет сотрудничал с представителями разных иви — племенных групп маори — и неоднократно слышал от них один и тот же вопрос: почему этот камень настолько прочен?
В прошлом году исследователи пригласили резчиков по нефриту со всей Новой Зеландии на специальный семинар. Мастеров попросили оценить несколько образцов с точки зрения их пригодности для обработки. Их оценки почти полностью совпали с результатами научного анализа сопротивления камня разрушению.
Таким образом, традиционные знания и научные измерения дали практически одинаковый результат, хотя мастера основывались исключительно на многолетнем опыте, ощущениях и традиционных представлениях о свойствах камня.
Исследование может оказаться полезным и непосредственно для резчиков. Крупный кусок нефрита может выглядеть качественным снаружи, но иметь внутренние трещины. Учёные обнаружили, что с помощью звуковых волн обычно можно определить количество примесей в камне. В будущем это позволит заранее оценивать качество материала и уменьшить количество отходов при обработке.
Исследователи считают, что необычная прочность нефрита может быть связана с его волокнистой структурой. Входящий в состав камня минерал амфибол сам по себе не отличается исключительной прочностью, однако его волокна переплетаются и изгибаются, образуя чрезвычайно устойчивую структуру.
Понимание этого механизма может иметь более широкое значение для материаловедения. Учёные надеются, что принципы, обнаруженные в структуре нефрита, помогут создавать материалы, сочетающие устойчивость к разрушению, характерную для металлов, с коррозионной стойкостью керамики. Такие материалы потенциально могут применяться, в частности, в космической технике.
