Страница 70 из 93
В пещерах, имеющих несколько входов, всегда дует ветер. Зимой от нижнего входа к верхнему, летом — от верхнего к нижнему. Натеки, форма которых контролируется наличием ветра (анемолиты), были известны всегда. Но ветер — это ведь не только движение воздуха, но еще и изменение влажности. А заодно и температуры. В радиусе нескольких сотен метров от входа ветер с поверхности весьма значимо снижает влажность, подхлестывая процессы испарения, и тем самым — кристаллизации. Ветер, идущий из глубины системы, наоборот, несет с собой избыточную влагу, конденсирующуюся на стенах и легко растворяющую гипс.
В Джуринской это приводило к тому, что за сухой сезон на потолке вырастал тонкий гипсовый пушок, а во влажный он растворялся и осыпался, давая тот самый загадочный гипсовый снег, рассыпанный на полу галерей в пещерах Подолии, об образовании которого выдвигалось не меньше бредовых теорий, чем о НЛО. На Кугитанге эти формы тоже были, но не они были главным. Слегка доработанная идея прекрасно объясняла и все три вышеперечисленных феномена.
Гигантские гипсовые люстры и сталагмиты. Вспомним еще раз физику испарения и конденсации. Испарение идет преимущественно с выпуклых поверхностей и острий, и не идет во впадинах. Конденсация — строго наоборот. Возникает ориентированный сезонный массоперенос и сопутствующая перекристаллизация. А в итоге — сталагмит или люстра становятся полыми внутри, основная часть их массы выводится из прямого контакта с капелью, и — появляется своеобразный «механизм сглаживания» концентрации раствора. Сталагмит теперь начнет растворяться только если питающий раствор станет «недосыщенным в среднем». К тому же — растворение изнутри и кристаллизация снаружи превращают сталагмит в полую внутри и ветвистую «заснеженную ель», «лесами» которых и славилась в веках пещера Хашм-Ойик. Протянувшимися на километры. С «елками», достигающими десяти-двенадцати метров в высоту. И все — из-за слабенького ветерка между входами.
С антолитами — даже проще. Тот же сезонный цикл испарения-конденсации, но с участием пористого буфера. А все остальное делают капиллярные силы: загоняют конденсат в поры и вытягивают из него на поверхность все растворимые соли. В точности так же, как происходит засоление чрезмерно поливаемых почв.
Но самое интересное — так это то, что сезонный цикл делает с более рядовыми образованиями — например, просто корками на стенах. Вся конденсирующаяся во влажный сезон вода оказывается в щели между коркой и стеной. Получившийся раствор отнюдь не стекает, а впитывается в пористый гипс, далее испаряясь в сухой сезон с внешней стороны. Корка как бы отъезжает от стены, растворяясь внутри, дорастая снаружи и иногда образуя ложные стены в пещере. Это если процесс идет медленно. Если же он идет быстро, как в местах турбулентности воздушного потока (в узких «горлышках»), корочки часто отпадают, образуя целые сугробы. Поняв механизм, мы срочно приспособили сугробы из гипсовых корочек в качестве поискового признака на новые продолжения. И — одного из самых эффективных, так как картина ветров в наше время серьезно нарушена штольнями, вскрывшими пещеру, а сугробы показывают ветра, доминировавшие в недавнем прошлом.
Впрочем, осмысление концепции переменности ветра превратило и некоторые кальцитовые натеки в указатели продолжений. Уже помянутые анемолиты — изогнутые в одну и ту же сторону геликтиты или сталактиты — всегда трактовались как растущие под контролем ветра. Первое, что приходит в голову. А если ветер сезонен? Правильно. Преимущественный рост происходит в сторону, с которой дует «сухой» ветер. То есть — в сторону ближайшего входа. И — спелеолога, заинтересованного в открытиях, должно интересовать сугубо противоположное направление. Опять проведем аналогию с живой природой. Асимметричные кроны деревьев. В которых преимущественное направление ветвей задается не просто направлением ветра, а направлениями животворного (теплого и влажного) и неблагоприятного (холодного, или наоборот, иссушающего) ветров. Законы природы — они едины.
Последнее, на чем хотелось бы остановиться, завершая описание физики в минералогии пещер и переходя к описанию химии, это, пожалуй, на одном из хорошо сохранившихся и до сих пор имеющих большую популярность мифов.
Миф об аэрозольных механизмах образования некоторых типов натеков существует уже несколько десятилетий: сейчас даже трудно восстановить, кем он был впервые предложен, и на него списывают чуть ли не все наблюдаемые феномены, разобраться в которых оказывается трудно или просто лень.
Достойно удивления, с каким упорством этот миф поддерживается и сколько сил тратится на попытки доказательства абсолютно недоказуемого. Естественно, на дневной поверхности капли дождя и тумана, находящиеся в воздухе, могут переносить вещества, не умеющие держаться в воздухе сами по себе. Например, серную кислоту — кислотные дожди широко известны. Но все это — продукт деятельности человека. Источник той же серной кислоты — исключительно дымовые трубы, и до развития индустрии кислых дождей просто не было. Дождевая вода всегда была дистиллированной, способной только к растворению минералов, но уж никак не к их образованию. Единственное исключение — соли морской воды, попадающие в туман из высыхающих на лету брызг, срываемых штормовыми ветрами с гребней морских волн. Фабрик в пещерах, слава Богу, пока нет, воздух чист абсолютно. Не зря же воздух пещер используют для лечения астматиков — он чище любого горного. Штормовых ветров тоже нет. В Кап-Кутане мне известен ровно один проход, в котором ветер так силен, что может поднять пыль с пола. Но — сухую пыль, из осаждения которой кристаллы никак не вырастут.
Впридачу ко всему пещеры — в принципе очень спокойная и стабильная среда, отнюдь не способствующая образованию каких бы то ни было аэрозолей. Даже легкий туман, наблюдаемый во многих пещерах — результат вмешательства наблюдателя. Атмосфера пещер очень тонко сбалансирована, и дыхания, да и даже просто выделения тепла от одного человека хватает на то, чтобы наполнить туманом огромный зал. Не могу, конечно, поручиться, но думаю, что именно этот туман и лежит в основе мифа. Кроме, конечно, тривиальной идеи, что если нечто смахивает на иней, то и расти должно тоже из воздуха. А в условиях ненарушенной пещеры никаких следов никаких аэрозолей никем и никогда отмечено не было, да и вряд ли это возможно — никакой физической модели для их образования нет.
Немного вру — моделей предложено более одной, но бестолковых до изумления. Просто ради анекдота расскажу одну из последних, недавно появившуюся во вполне уважаемом журнале. Дабы дать читателю понять, до чего может довести привычка не думать. Потому что эта модель по количеству логических и фактических ошибок на каждое утверждение бьет все мыслимые и немыслимые рекорды. А заодно — продемонстрировать простоту применения элементарной физики для контроля гипотез. Итак, идея заключается в том, что молекулы гипса выбиваются из стен альфа-частицами, испускаемыми при распаде радона, который в большинстве пещер присутствует в слегка повышенных против дневной поверхности концентрациях. Молекулы гипса подбираются каплями тумана, и при осаждении капель на стены происходит кристаллизация. И этим механизмом объясняются чуть ли не половина гипсовых агрегатов пещер Подолии, большие полые гипсовые сталагмиты пещер Кугитанга и многое другое.
Посмотрим на предложенную идею чуть поближе. Первое соображение. Распад одного атома радона дает одну альфа-частицу, пробег которой в воздухе не превышает двух сантиметров, а способность выбить в воздух молекулу гипса сохраняется на первых миллиметрах, и то лишь при соответствующем попадании, вероятность чего менее одного процента. Учитывая эту вероятность, а также значение числа Авогадро, получаем, что для того, чтобы выбить в воздух один грамм гипса, нужно порядка 1000000000000000000000000 распадов в непосредственной (миллиметры) близости от стены. Имея в виду, что для многих из описанных агрегатов (например, гипсовый снег) скорость роста чуть ли не грамм на квадратный метр в год, получаем, что в пещере должен быть такой радиоактивный фон, что человек помрет в ту же секунду. Как в эпицентре атомного взрыва. Второе соображение. При каждом распаде радона образуется, причем именно в аэрозоле, атом свинца, полония или висмута. Словом, тяжелых металлов. Учитывая вероятности и соотношения атомных весов, на один грамм перенесенного по воздуху гипса придется около трехсот грамм образовавшейся в воздухе смеси этих металлов. То есть — описываемые агрегаты должны получаться не гипсовыми, а свинцовыми с совсем малюсенькой примесью гипса. Пожалуй, достаточно.