В статье автор пытается определить, могла ли аллотропия олова стать причиной гибели участников экспедиции Роберта Скотта к Южному полюсу в 1911–1912 гг.
Ключевые слова: аллотропия олова, Роберт Скотт, Южный полюс.
Экспедиция Роберта Фалькона Скотта к Южному полюсу в 1911–1912г.г. — последнее из великих географических открытий нашей планеты. Все участники похода к полюсу погибли. Исследования причин гибели экспедиции проводились сразу после обнаружения места трагедии, также на протяжении многих лет после нее. В гибели экспедиции обвиняли самого Скотта, как плохого организатора, обвиняли в саботаже капитана корабля «Терра Нова» Эдварда Эванса, который занимался подготовкой промежуточных складов с топливом и пищей для возвращающихся участников экспедиции. Среди многих причин самой важной стала нехватка топлива в промежуточных лагерях. Полярники в 40-градусный мороз не могли согреться, высушить одежду, приготовить горячую еду. Даже растопить снег, чтобы попить, было проблемой. В итоге люди замерзли, не дойдя всего 20 км до очередного склада с горючим.
Со временем появилась версия, что причиной нехватки топлива стало разрушение на морозе оловянной пайки канистр, так называемая аллотропия. Аллотропия олова или оловянная чума — это процесс самопроизвольного превращения твёрдого белого олова в серое, благодаря изменениям в структуре кристаллической решётки. При этом оно трескается и превращается в порошок. Через разрушенные швы керосин испарился, и его не хватило участникам экспедиции.
Мне стало интересно, насколько данная версия научно обоснована. Или она просто является околонаучной легендой. Мне захотелось найти ответ на следующие вопросы:
– Экспедиция высадилась на зимовку 4 января 1911 года. Партия для подготовки продовольственных складов выступила 24 октября 1911 года, сам Скотт отправился в путь 1 ноября 1911г. В каких условиях и при какой температуре хранились канистры с топливом с января по ноябрь 1911г.?
– Как получилось, что, пережив антарктическую зиму, канистры распаялись летом?
– Скотт был опытным полярником. Он руководил Британской антарктической экспедицией (1901–1904). С 1 ноября 1911 г. по 3 января 1912 г. он возглавлял вспомогательную группу, обустраивающую продовольственные склады. С 3 по 15 января полюсная группа также обустраивала склады для своего возвращения. Вытекающий или испаряющийся керосин обладает резким запахом. Почему ни Скотт, ни остальные участники экспедиции не заметили этого фактора?
Свое исследование я начал с изучения опубликованных в интернете материалов, связанных с экспедицией, а также дневников самого Скотта. В первый раз Скотт обратил внимание на нехватку топлива 24 февраля 1912 года. За это время полярники уже совершили поход к полюсу и прошли половину обратного пути. Последняя запись в дневнике датирована 29 марта 1912 года. Это считается датой гибели участников экспедиции. Получается, что с января 1911 года по конец февраля 1912 года утечки керосина не наблюдалось, а в последний месяц ситуация стала критической. То есть либо процесс аллотропии происходит очень медленно и незаметно, либо в последний месяц произошло очень сильное понижение температуры, которого не наблюдалось целый год, что ускорило процесс разрушения оловянных швов.
Я не нашел опубликованных данных, что кто-то действительно забрал канистры из-под керосина из лагерей Скотта и исследовал состав их пайки. Поэтому решил проверить скорость распада олова при понижении температуры окружающей среды экспериментально.
Для проведения эксперимента я купил пруток олова чистотой 99,9 %, 3 килограмма сухого льда.
Кусочек прутка я поместил в морозильную камеру холодильника с температурой — 20ᵒС. Второй кусочек положил в термоконтейнер с сухим льдом температурой — 79ᵒС. Фотографии размещенных образцов показаны на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Образец в морозилке
Рис. 2. Образец в сухом льду
Образец № 1 находился в морозилке с 23.02 по 06.03.2023г. Сухой лед в термоконтейнере с образцом № 2 испарился через 2 суток. Я рассмотрел под микроскопом и сфотографировал незамороженный пруток, а также оба образца. Фотографии показаны на рис. 3,4,5.
Рис. 3. Образец, не подвергавшийся воздействию холода
Рис. 4. Образец из термоконтейнера с сухим льдом через 2 суток
Рис. 5. Образец из морозильной камеры через 2 недели
На фотографиях видно, что срез у прутка, не подвергавшегося воздействию низких температур гладкий и однородный.
Процесс перехода из белого олова в серое начался на обоих образцах, помещенных в минусовую температуру. При температуре минус 79ᵒС за 2 суток появились небольшие участки с измененной структурой. У образца в морозилке при минус 20ᵒС на вторые сутки таких явных признаков видно не было. То есть при более низкой температуре процесс идет гораздо быстрее.
Через 2 недели темных участков на образце 1 стало больше, и они гораздо обширнее. Ни один из образцов пока не утратил целостность, и не рассыпался в порошок.
Рис. 6. Диаграмма температуры воздуха за время экспедиции на основании данных из дневников Скотта
Также я построил диаграмму температуры воздуха за время экспедиции на основании данных из дневников Скотта.
Диаграмма 1
Из диаграммы видно, что в период с 24 февраля по 19 марта средняя температура воздуха резко снизилась относительно предыдущих периодов и составила -35ᵒС, часто опускаясь ниже -40ᵒС.
В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
- Аллотропия олова действительно происходит при низких температурах. Это процесс медленный. Протекает постепенно, может быть не заметен невооруженным глазом.
- Недостаток керосина экспедиция стала ощущать после снижения среднемесячной температуры до -35ᵒС, при которой процесс распада олова ускоряется.
- Поскольку процесс протекает медленно, пайка могла распасться только в канистрах на складах, которые полюсная группа проходила после 24 февраля 1912 г. То есть ранее нехватку топлива заметить участники экспедиции не могли.
Поскольку экспедиция находилась в Антарктиде более года, а наблюдение за оловом я проводил в течение месяца, я не могу точно определить степень распада за год оловянной пайки при температуре в среднем -20ᵒС. Поэтому нельзя сделать однозначные выводы, явилась ли разгерметизация канистр результатом аллотропии или нет. Для получения более точных данных изучение процесса аллотропии будет продолжено до полного перехода имеющихся образцов в α — модификацию.
Литература:
- Скотт Р. Дневники покорителя Южного полюса — (https://robertscott.ru/)
- Хантфорд Р. Покорение Южного полюса. Гонка лидеров / Пер. с англ. С. Филина. — М.: Манн, Иванов и Фельбер, 2012
- Тёрни К. Почему они не допросили Эванса? — / Polar Record. — 2018.
- Аллотропия олова — (https://olovok.com/allotropiya-olova/)
