Происхождение. Как Земля создала нас

Мы знаем, что первые орудия труда люди делали из камня, откалывая куски сланца, обсидиана или кремня, или изготавливали из дерева, кости, кожи и растительных волокон. Миновали палеолит, мезолит и неолит (древний, средний и новый каменные века), и мы достигли прогресса и усовершенствовали свою технику: теперь мы уже делали не просто неуклюжие ручные скребки и резаки, а маленькие заостренные каменные чешуйки, подходящие для наконечников стрел и копий. А затем наступил бронзовый век, знаменовавший огромный шаг вперед в человеческой истории: раньше мы для изготовления орудий брали то, что предлагал окружающий мир, и меняли его форму, а теперь научились целеустремленно трансформировать сырье, добывать сверкающие металлы из каменных руд, ковать и отливать их и совершенствовать составы сплавов. Со временем темп технического прогресса нарастал. Со времен, когда гоминины изготовляли орудия из обколотого камня, до момента, когда люди впервые выплавили медь, прошло 3 миллиона лет, а с железного века до полетов в космос мы продвинулись всего за 3 тысячи.

Металлы сыграли такую революционную роль в человеческой истории, поскольку обладают целым рядом свойств, которых нет ни у каких других материалов. Они могут быть необычайно твердыми и прочными, однако, в отличие от хрупкой керамики или стекла, еще и гибки и не бьются. По мере развития современной техники оказалось, что они еще и проводят электричество и сопротивляются высоким температурам, которым подвергаются всяческие высокопроизводительные машины. А в последние несколько десятилетий мы научились задействовать поразительно широкий ассортимент металлов во всякого рода высоких технологиях, главным образом – в современной электронике.

Из этой главы мы узнаем, как металлы преобразили человеческое общество с бронзового века до века интернета и как Земля обеспечивает нас ими.

Добро пожаловать в бронзовый век

Первым металлом, который мы начали выплавлять, чтобы делать орудия труда и оружие, была медь. Медные жилы обычно легко заметить, в них есть минералы красивого зеленого или голубого цвета, а сам металл легко плавить – его можно добывать нагреванием кусков руды в таких же печах, в каких обжигают гончарные изделия, и топить их углем. Горящий уголь одновременно дает высокую температуру, достаточную для плавки, и обеспечивает химические реакции восстановления, которые выделяют металл из оксида, сульфида или карбоната, в состав которого он входил, когда образовывал породу, в результате чего остается чистая медь.

Однако у чистой меди есть один недостаток: этот металл очень мягок, и лезвия орудий, выкованных из него, легко тупятся, а потому их приходится постоянно точить. А если сплавить медь с другим металлом, получается куда более качественный материал – бронза. Когда атомы меди перемешиваются с другими, более крупными атомами, металл перестает быть пластичным: большие атомы словно бы заклинивают слои атомов меди и не дают им скользить друг по другу с прежней легкостью, и от этого сплав становится тверже и прочнее. Первой бронзой был сплав меди с мышьяком, однако затем состав усовершенствовали и стали сплавлять медь с оловом: такую бронзу начали первыми производить жители Малой Азии и Месопотамии в конце IV тысячелетия до н. э., после чего она распространилась в Египет, Китай и долину Инда[336]. Особым преимуществом бронзы из меди и олова стало то, что она плавится при гораздо более низкой температуре и не пузырится, поэтому ее легко разливать в литейные формы[337]. Это дает ремесленникам возможность получать изделия любой конфигурации, а затем чинить их и даже отливать заново, если они тупятся или ломаются[338]. Вскоре бронза стала стандартным материалом для церемониальных предметов, кухонных принадлежностей, сельскохозяйственных инструментов и оружия[339]. На смену неолиту пришел бронзовый век.

То, что первыми применять бронзу стали в Месопотамии, несколько неожиданно, поскольку в этом регионе нет собственных источников олова и этот необходимый ингредиент сплава приходилось покупать и возить издалека. В Западной Евразии олово, применявшееся в бронзовый век, добывали в копях Рудных гор вдоль нынешней границы Германии и Чехии[340], в Корнуолле и в небольших количествах в Бретани. Особенно важную роль в снабжении Древнего мира большим количеством олова играли копи Корнуолла. Руды этого нужнейшего металла возникли, когда гранитная магма вторглась в слои осадочной породы. Жар магматической массы запустил подземные гидротермические системы, и циркулирующая горячая вода растворяла металлы вокруг себя, после чего он осаждался в щелях и трещинах породы в виде богатых рудных жил[341].