Текст книги "Свет невидимого"
Автор книги: Юрий Фиалков
Жанры:
Химия
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 10 страниц)
* * *
Сейчас будет рассказано о радиоактивных часах с заводом, гораздо более продолжительным, чем это позволяет радиоуглерод. И проблема, о которой пойдет речь, куда важнее, чем датировка даже самой интересной археологической находки. Потому что узнать, когда возникла наша планета и ее соседи по Солнечной системе – значит узнать очень многое об окружающем нас мире. А ведь это так важно для формирования научного мировоззрения.
* * *
Первые сведения о времени возникновения Земли содержатся в Ветхом завете. Там сказано, правда, кратко, но зато категорично, что Земля, как и весь остальной мир, была сотворена за 4004 года до рождества Христова.
Впоследствии архиепископ Иероним лишь самую малость подправил священную книгу. Он каким-то образом вычислил, что торжественный акт сотворения мира произошел не за 4004, а за 3941 год до того, когда в заброшенных яслях появился на свет младенец Иисус.
Епископ антиохийский Феофил не согласился с коллегой Иеронимом. Его преосвященство утверждал, что Земля гораздо старше и сотворена за 5515 лет до того события, в честь которого отмечается праздник рождества.
К дискуссии примкнул Августин Блаженный, который уточнил преподобного Феофила, придя к выводу, что наша планета на 36 лет старше, чем это представляется его оппоненту.
Всех переспорил архиепископ Асшер, который мудро вернулся к дате, указанной Ветхим заветом, внеся, правда, уточнение: Земля была сотворена в 9 часов утра 26 октября 4004 года до рождества Христова. Именно 26 октября и именно в 9 часов утра (вероятно, по Гринвичу?!).
Это сегодня можно позволить себе иронизировать над беспросветным невежеством иных церковных сановников. Попробовал бы кто-нибудь смеяться над ними прежде!
Спор о возникновении Земли – один из самых старых диспутов науки с церковью. Святая церковь могла подчас проявить христианскую терпимость и смирение даже в вопросах о догматах веры. Но в споре о происхождении Земли она была решительно, да что там решительно – воинственно непримирима!
История может припомнить об этом споре многое. И большей частью это будут очень неприятные воспоминания, потому, что и 1500 лет назад, и 400 лет, и даже в прошлом веке верх в споре брала церковь и только церковь. Там, где оказывались слабы схоластические аргументы, там, где не «срабатывали» цитаты из библии, там отлично делали свое дело костер или яд, клевета или нож, пуля или темница.
Святая инквизиция сожгла Джордано Бруно на громадном костре из сырых дров, и пепел этого костра всегда будет жечь сердце каждого честного человека.
Церковь не пожалела сил и вдохновения, чтобы организовать утонченную, поистине иезуитскую травлю Николая Коперника.
А уж над тем, чтобы превратить жизнь Галилео Галилея в сплошной ад, трудилась не одна сотня святых отцов, преуспев в своем деле немало.
Одерживать победы церкви было не так уж трудно. Что могла противопоставить наука твердолобию священнослужителей? Пусть гениальные, но догадки, только догадки о том, что Земля не может быть центром мироздания? Наблюдения неба с помощью несовершенных тогда приборов?
Лишь в прошлом веке, когда начался бурный расцвет точных наук, когда четко оформилось стремление обосновывать любой вывод математическими расчетами, – только тогда церковь дрогнула. Но о сдаче ею позиций речи быть не могло. Куда там! Разве только еще больше обострились отношения церкви с естествознанием.
Лорд Кельвин, один из самых выдающихся ученых прошлого столетия, был наиболее типичным представителем течения в науке, которое всякую «гармонию поверяет алгеброй». Кельвин считал, и, в общем, не без основания, что нет такого явления в природе, которое не может быть переведено на сухой и предельно точный язык математики.
Во второй половине прошлого века наука располагала уже достаточным количеством сведений об окружающем мире, чтобы Кельвин мог составить уравнения, где величиной «x» был обозначен возраст Земли. Нельзя не отметить, что рассуждения Кельвина были последовательны и логичны:
«Когда-то Земля была расплавленным жидким шаром. Постепенно она, отдавая тепло в мировое пространство, застывала. Масса Земли известна. Известны и ее размеры. Физика же позволяет определить, сколько времени потребуется для остывания шара такого размера и такой массы».
Величина «x», по вычислениям Кельвина, оказалась равной 24 миллионам лет. Ответ расстроил маститого исследователя. В то время ученые довольно ясно представляли, что возраст нашей планеты должен быть значительно большим. На это указывали данные многих наук и, прежде всего, геологии и палеонтологии.
И вот лорд Кельвин, знаменитый Кельвин, славящийся своим пристрастием к математике, должен был признать, что в этом случае «неточные» геология и палеонтология (которые в то время были еще совсем не точными науками) в чем-то превосходят физику, даже усиленную математикой.
Тогда родилась мысль: не сыграть ли на солености Мирового океана? Ведь геологи хорошо знают, что вода в морях и океанах соленая не от того, что в ней селедки плавают, а потому, что реки, стекая в Мировой океан, увлекают с собой минеральные соли. Что и говорить – подход к расчету неточен, так сказать, уже по идее (соли-то в океан могут приноситься не только реками, а и другими путями, например, из действующих вулканов); неточным получился и ответ: океан образовался где-то между тремястами миллионами и миллиардом лет назад.
Но это возраст океана. А сколько наша планета существовала до того, как получила голубую мантию? Еще миллиард лет? Или впятеро, вдесятеро больше?
Можно было бы перечислить еще с дюжину попыток определить абсолютный возраст Земли. Но рассказ о каждой из них неизбежно заканчивался бы вопросительным знаком. Ни один из методов не давал хотя бы в малейшей степени достоверных результатов.
А возраст Земли науке надо знать с возможной точностью. Дело не только в том, что эта величина необходима астрономии, геологии, биологии и десятку других наук. Без решения вопроса о возрасте Земли не может быть выработано правильное научное мировоззрение. А тогда ничего нельзя сказать и о времени существования Солнечной системы, а следовательно, и Вселенной. Невозможно ничего предположить и о том, как образовалась Солнечная система. Становится абсолютно непонятной проблема развития звезд и галактик.
Многое, очень многое связано с величиной, которая в уравнении, составленном Кельвином, была обозначена через «x» да так иксом и осталась.
* * *
Разные они бывают, «иксы», в науке. Иные можно обойти, взяв в окружение. Рано или поздно такой «икс» прекратит сопротивление и сдастся. Если рано – хорошо, попозже – и тут особой беды нет.
Но есть проблемы, подобные крепостям, стоящим на стратегических дорогах: пока не возьмешь, дальше не двинешься. Проблема возраста Земли – «икс» именно такого сорта. Эту крепость надо было брать. И тут оказалось, что из всего арсенала возможного для этого штурма наиболее действенное вооружение – радиоактивные часы.
* * *
Как только было открыто явление радиоактивности и ученые справились с первым удивлением (а дивиться, как вы понимаете, было чему), возник вопрос: какие факторы влияют на скорость радиоактивного распада? Чтобы найти ответ на этот вопрос, радиоактивные элементы и их соединения
– нагревали до максимально возможных высоких и охлаждали до минимально возможных низких температур;
– подвергали действию высоких давлений;
– помещали в магнитные и электрические поля высокой и сверхвысокой напряженности;
– выдерживали в темноте и под сильнейшими источниками света.
Кроме того, проверяли, будет ли изменяться скорость радиоактивного распада элемента в зависимости от того, в состав какого химического соединения он входит. Например, радия в азотнокислой и сернокислой солях.
Без-ре-зуль-тат-но. Хотя – почему безрезультатно? Напротив, результат был получен, и очень важный: скорость радиоактивного распада постоянна и не зависит ни от одного из перечисленных и еще от многих не названных здесь внешних факторов[6]6
Уже потом, много лет спустя, стало ясно, в чем здесь дело. Оказывается, процессы радиоактивного распада, связанные с процессами, протекающими в атомных ядрах, характеризуются величинами энергий, во много раз превосходящими перечисленные энергетические воздействия, которые, в лучшем случае, могли подействовать на электронную оболочку атома, но никак не на его ядро.
[Закрыть].
Итак, скорость радиоактивного распада такая же характерная для каждого элемента константа, как его, скажем, температура плавления или атомная масса. Почему бы не использовать это обстоятельство для определения возраста Земли?
Первому пришла эта мысль в голову знаменитому советскому ученому, геологу и химику (точнее, геохимику) академику Вернадскому. И чем больше задумывался Вернадский над этой идеей, тем больше она ему нравилась.
В самом деле. Вот хотя бы элемент уран. Скорость распада его такова, что количество урана в земной коре уменьшается наполовину за 4,5 миллиарда лет. Срок, как видите, почтенный. Такой «завод» часов устраивает геологов – они давно предполагали, что в числе, выражающем возраст нашей планеты, фигурируют миллиарды. Неясно только, сколько должно быть этих миллиардов.
Атом урана, выбрасывая альфа-частицу, превращается в торий, торий – в радий и так далее, до тех пор пока не образуется свинец, который радиоактивностью не обладает.
Скорость распада урана постоянна? Постоянна. Не зависит ни от каких внешних причин? Не зависит. А раз так, то за определенное время (за миллион лет или за 100 миллионов – меньший масштаб времени здесь не уместен) из определенного количества урана должно образоваться совершенно определенное количество свинца. Вот сколько «определенностей»! Не очень красиво с точки зрения изящного стиля, но зато очень ласково звучит для уха физика или геолога: они так любят определенность!
Известны геологические часы, основанные на определении в породах соотношения калия и аргона. (При чем тут эта пара – калий и аргон – поймет каждый, кто читал предыдущую главу.) Чем древнее порода, тем больше калия-40 в ней распалось и тем больше, следовательно, накопилось аргона.
Хорошо работают и часы, основанные на парах рубидий – стронций и рений – осмий (при радиоактивном распаде рубидия-87 образуется стронций-87, а при распаде рения-187 – осмий-187).
На протяжении десятка-другого лет в лабораториях геохронологов (термин, по-видимому, не нуждающийся в разъяснении) шло накопление экспериментального материала, шли интересные, иногда захватывающе интересные данные.
В геохронологические лаборатории доставлялись образцы из различных районов планеты – горных массивов, глубоких штолен, дна океана. Определение соотношения радиоактивного элемента и продукта его распада позволило узнать, что…
– возраст гранитов может быть самым различным. Встречаются среди гранитов «ясельные» младенцы, насчитывающие каких-нибудь 200 миллионов лет. Попадаются зрелые мужи возрастом около миллиарда лет. Но не редки и дряхлые старцы в возрасте два миллиарда лет;
– встречаются породы (например, гнейсы), возраст которых приближается к 3 миллиардам лет;
– можно отыскать породы, возраст которых приближается к почтенной величине – 4 миллиарда лет;
– известны уже совершеннейшие «мафусаилы»[7]7
Мафусаил – в библейской мифологии дед Ноя, проживший 969 лет. Переносно «Мафусаилов век» – долголетие.
[Закрыть] возрастом свыше четырех миллиардов лет.
Возраст горных пород и минералов, добытых в самых различных точках поверхности и недр нашей планеты, никогда не превышал 4,5 миллиарда лет. Интересно, что в тех случаях, когда представлялось возможным проверить возраст одного и того же образца по различным часам, всегда получались хорошо совпадающие результаты, что уже само по себе говорило о надежности часов.
С помощью радиоактивных геологических часов ученые сумели определить возраст земной атмосферы – не той, какую мы знаем сейчас: азот, кислород, немного аргона и углекислоты, такой атмосфера стала совсем недавно, каких-нибудь 400 миллионов лет назад. А вот газовая оболочка земли, как показал все тот же калиево-аргоновый метод, появилась у планеты все те же 4,5 миллиарда лет назад. Пока что можно считать это совпадением – не больше.
Бездну интересного доставило геохронологическое изучение метеоритов. Во-первых, возраст метеоритов можно определить такими же методами, как возраст земных пород. Но, кроме того, к небесным странникам применим иной метод исследования, позволяющий досконально узнать биографию метеорита. Бороздя Вселенную, метеориты подвергаются непрерывному обстрелу космическими лучами, которые, взаимодействуя с ядрами атомов метеоритного вещества, приводят к образованию в нем радиоактивных изотопов. Изучение этих изотопов позволяет узнать, сколько времени путешествовал небесный камень по космосу, прежде чем был притянут Землей, а также и то, когда произошло это событие.
Оба метода показали, что возраст подавляющего большинства небесных камней одинаков и составляет… 4,5 миллиарда лет. Случайность явно перерастала в закономерность.
12 сентября 1970 года был дан старт ракете, которая несла на себе советскую космическую автоматическую станцию «Луна-16» для исследования нашего спутника. Спустя четверо суток аппарат прилунился в северо-восточной части моря Изобилия. Еще через сутки «Луна-16» легла на обратный курс к Земле, неся на борту почти 100 граммов бесценного для ученых лунного грунта.
Годом ранее американские астронавты Армстронг и Олдрин посадили пилотируемый ими лунный отсек корабля «Аполлон-11» на равнине в районе Океана Бурь. Первое, чем занялись астронавты, выйдя на поверхность Луны, был сбор образцов лунной породы.
Как видим, главное, что интересовало исследователей нашего ближайшего небесного соседа, – это то, из чего он «сделан». Радиоизотопное исследование образцов лунного грунта должно было доставить ответ на самый жгучий вопрос: сколько лет Луне.
Давно известен закон, согласно которому категоричность суждений о предмете, явлении обратно пропорциональна уровню сведений о них. Поэтому в литературе – специальной и особенно научно-популярной – имеется довольно согласованная точка зрения на происхождение и природу нейтронных звезд, квазаров и радиогалактик, но о происхождении Луны спорят, притом довольно активно, чтобы не сказать яростно.
Существующие теории происхождения Луны можно разбить на три категории (автор книги не астроном, а химик, и только этим объясняется та самоуверенность, с какой он берется классифицировать астрономические проблемы).
Согласно теориям первой группы, Луна отделилась от Земли в одну из далеких геологических эпох и, таким образом, Луна, дитя Земли, должна быть гораздо моложе родительницы. Теории второй группы исповедуют противоположную точку зрения: Луна где-то там образовалась и уж потом, слоняясь по космосу, была притянута Землей и стала ее спутником. И наконец, третьи теории настаивают на том, что Земля и Луна возникли одновременно – в одной области солнечной системы и из одного «строительного материала».
Хотя теории первой группы, несомненно, самые романтические и открывают широчайшие возможности для литературно-мифологически-поэтических ассоциаций, но ошибочность их бесспорна. Расчеты показывают, что если бы Луна даже и родилась каким-то образом в недрах Земли, то отделиться от нее никак уж не смогла бы.
Таким образом, оставались две группы теорий, причем помочь в научном выборе между ними могло только прямое определение возраста лунных пород. Если химический состав и возраст лунных пород существенно отличается от земного, то с большим преимуществом побеждают теории захвата. А вот если химический состав и, особенно, возраст близки, то выигрывает третья группа теорий.
Лунная кора должна иметь возраст, очень мало отличающийся от возраста всего нашего спутника в целом. Это у нас, на Земле, верхние слои коры редко доживают до почтенного возраста, и за древними образцами приходится отправляться в глубокие шахты или скважины. На Луне же нет ничего из того, что разрушает ее кору: ни воды, ни атмосферы, ни человека. Только метеориты тревожат ее поверхность. Метеориты да редкие и не очень сильные лунотрясения.
Сегодня известен возраст пород, взятых примерно с десятка различных, далеко отстоящих друг от друга участков Луны. Среди них весьма быстро были обнаружены образцы возрастом 4,5 миллиарда лет (все те же 4,5 миллиарда лет!). Более древних образцов – а радиохронология позволяет заглянуть в глубь веков на многие-многие миллиарды лет – обнаружить не удалось.
Да, Земля и Луна – сестры одной крови, родившиеся примерно в одно время. А судя по метеоритам и по первоначальным сведениям о химическом и изотопном составе марсианских и венерианских пород, и вся солнечная система родились практически одновременно – вывод, принципиальную важность которого вряд ли нужно обосновывать.
* * *
Не сомневаюсь, что только что рассказанная история о том, как человек силой своего разума, опираясь на одно из самых замечательных открытий в истории науки – радиоактивность, сумел заглянуть в глубь веков так далеко и увидеть там так много, – эта история послужит еще одной и совсем не лишней иллюстрацией всеобъемлющей силы современного естествознания, опирающегося на прочный материалистический фундамент.
Глава III
Во вселенной всегда весна…
Пожалуй, не найти в науке XX века другой проблемы, в которой физика, химия, астрономия, геология и еще с полдесятка других точных наук так прочно сплавились бы друг с другом. И, конечно, не сыскать другой проблемы, для которой слово «мировоззрение» имело бы такой всеобъемлющий смысл. А ведь речь всего-навсего идет о том, было ли начало и будет ли конец мира…
* * *
Может ли нечистая сила уместиться на острие иглы, и если да, то удобно ли ей там сидеть? Какой же все-таки плод предложил коварный змий Еве – яблоко или апельсин? Есть ли у черта печень? Занимал ли Ной на ковчеге отдельную каюту или нет? А где она помещалась – на носу или на корме?
Нет, эти вопросы – не бред свихнувшегося монаха-отшельника. Это выписки из плана научных работ папской академии наук. Нынче и представить трудно, как занимали такие, с позволения сказать, проблемы ученых-теологов 300–400 лет назад.
Святые отцы относились к своим обязанностям ревностно. Научные проблемы решались истово и веско. Смаковали каждую буковку священного писания. Писали толстенные трактаты. Устраивали диспуты с бранью и многолюдные шествия с иконами и святыми дарами. Иногда, разнообразия ради, сжигали дюжину-другую несогласных на медленном костре из сырых дров.
Ныне члены папской академии, составляя планы научных исследований, уже не планируют изыскания по проблеме, что именно жевали в раю Адам и Ева и на какую диету они перешли, будучи изгнанными из рая.
Проблемы, которыми приходится теперь заниматься папским академикам, настолько пропитаны современными естественно-научными представлениями, что не сразу поймешь, при чем же здесь Ватикан…
21 ноября 1951 года, собравшись в большом неуютном зале, папские академики слушали послание папы Пия XII. Лица академиков были непроницаемы, но в глазах мелькали искры – да что там искры – молнии! – недоумения, раздражения, а то и вовсе откровенного гнева.
«Примерно от одного до десяти миллиардов лет назад, – читал президент академической коллегии, – вещество всех известных нам звездных систем было сжато в небольшом пространстве. В это время все космические процессы имели свое начало. Плотность, давление и температура вещества должны были тогда достигать совершенно колоссальных величин. Только в этих условиях можно объяснить образование тяжелых ядер и их содержание в Периодической системе элементов».
Академик кончил читать, обменялся красноречивыми взглядами со своими коллегами («Ну и послание! Ни слова о боге. Однако и времена теперь настали!») и сказал те самые слова, которыми должно было завершаться послание, но которых не было там:
– Аминь! С нами бог!
Слушатели склонили головы и по одному стали покидать зал.
Академики возмущались и гневались, конечно, зря. Просто Пий XII раньше других церковников – на то он и папа! – понял истину, которая теперь очевидна для многих руководителей католической (да и не только католической) церкви. Не может в XX веке церковь сохранить авторитет среди верующих и удержать свое влияние на них, если будет пользоваться теми же методами, что и сто, и пятьсот, и тысячу лет назад.
В самом деле, кого теперь удивишь наивными библейскими легендами о сотворении мира? Кого растрогаешь рассказом о расторопном Иисусе, который несколькими ломтями хлеба накормил пропасть народу? И наконец, кого волнует, удобно ли сидеть черту на игле и был ли обеспечен Ной достаточным комфортом на сколоченной им барже?
Обращение папы Пия XII к ядерной физике и современной астрономии в высшей степени знаменательно, но в то же время совершенно закономерно. Не менее знаменательны и те выводы, к которым папа завуалированно, но очень настойчиво подталкивал своих верных академиков.
Несколько миллиардов лет назад вещество было сжато. Кто же сжал его? Разумеется, тот единственный, служить и возносить хвалу которому главная задача церкви. Кто повелел, чтобы начался процесс образования элементов? Тот единственный, служить и возносить… Кто привел в соответствие содержание тяжелых ядер во Вселенной с их положением в Периодической системе? Тот единственный…
Вот почему на рабочих столах папских академиков евангелие, библия и «Заветы» потеснились, уступив место книгам, которые пестрели значками интегралов и символами химических элементов.
* * *
Вся вселенная, которую мы знаем: и холодный Плутон, и романтическая туманность Андромеды, и красавица звезда созвездия Персея, и еле видимая в сильнейший телескоп бесконечно далекая галактика – вся Вселенная состоит из тех же химических элементов, что и наша Земля. Астрономы ищут ответ на вопрос, как возникли планеты, звезды, галактики. А как возникли химические элементы? Откуда взялись они?
* * *
– …двенадцать процентов магния, четыре – титана, восемь – марганца, ну, и два процента технеция, – вел разговор со своим сотрудником заведующий аналитической лабораторией, в которую привели меня дела.
– Где это у вас может быть технеций? – невежливо вмешался я в разговор, зная, что искусственно получаемого в ядерных реакциях 43-го элемента в природных образцах быть не может.
Заведующий лабораторией взял меня за руку, подвел к распахнутому окну и молча ткнул пальцем в небо.
Да, оказалось, что в этой лаборатории со столь знакомым и привычным оборудованием занимаются химическим анализом… звезд. Химики, точнее космохимики, сегодня считают исследование химического состава звезды, даже отдаленной от нас на невообразимо громадное расстояние, самым обычным делом.
Вот уже почти полтора столетия химия вооружена таким мощным средством исследования, как спектроскопия. Спектр каждого химического элемента – это его визитная карточка, или, если выбрать более точное сравнение, – его дактилоскопический отпечаток. При нагревании до высокой температуры атомы каждого из элементов испускают световые лучи – спектр. Спектр химического элемента строго индивидуален и не походит на спектр другого элемента так же, как никогда не совпадают отпечатки пальцев двух разных людей. Поэтому, изучая спектр какого-либо вещества, можно совершенно определенно сказать, из каких элементов это вещество состоит.
Понятно, что звезды – отличные объекты для спектроскопии, можно сказать, лучше и не придумаешь. Если для того, чтобы проанализировать какой-либо образец в лабораторных условиях, его надо вносить в пламя горелки, то звезда и так раскалена. А спектроскопу все одно – ловить луч от горелки на лабораторном столе или вон от той звезды…[8]8
О спектральном анализе и о том, как с его помощью изучают состав небесных тел, идет речь в превосходной книге М. Бронштейна «Солнечное вещество», выпущенное вторым изданием в 1959 г. издательством «Детская литература». Эту книгу может характеризовать уже хотя бы то, что предисловие к ней написал академик Л. Д. Ландау.
[Закрыть]
Еще об одном способе изучения состава космических объектов упоминалось в предыдущей главе. Это химический анализ метеоритов.
Находка метеорита – неизменно волнующее и радостное событие для астрономов. И тем не менее к радости по поводу находки примешивается явно ощутимая горчинка. Астрономы умудрены жизненным опытом и отлично знают, что произойдет после того, как весть о новом метеорите станет общим достоянием.
А происходит вот что. Буквально на второй день после публикации предварительного сообщения о новом метеорите в обсерватории появляются химики. Обычно они приходят вдвоем: один химик в обсерватории не воин, и с языкастыми астрономами ему не совладать. Химиков встречают выражением живейшего и явно преувеличенного восторга. После долгих расспросов о новостях и здоровье, на которые пришельцы терпеливо отвечают, астрономы невзначай осведомляются, зачем химики пожаловали. Те говорят прямо и без обиняков.
– Что-о-о-о? – удивляются астрономы. – Этот метеорит? Да зачем он вам?! Дрянной камешек и к тому же вот какой малю-ю-юсенький. И потом, сегодня очень хорошая погода, а вот тот прибор, между прочим, стоит под напряжением в двадцать киловольт – двадцать тысяч вольт!
Сообщение о вольтах не производит на химиков никакого впечатления. Они молчат и требовательно глядят на хозяев.
Делать нечего. Астрономы открывают шкаф и вынимают коробку, где хранится покоящийся на вате небесный камень. Потом астрономы нестройным хором с явно неискренними льстивыми интонациями начинают превозносить химию. Это, дескать, наука будущего. Но и сейчас она может многое. Так, например, они знают, что химикам для полного анализа вполне достаточно двух граммов метеорита. Это точно! Да еще полграмма останется на контроль. Вот это наука!
Тут химики прокашливаются и внезапно выпаливают:
– Сто!
Это односложное слово означает, что потерявшие всякое представление о порядочности химики хотят обездолить бедных астрономов на сто граммов этого уникального, единственного метеорита. Цифра настолько несуразна, что астрономы даже не гневаются, а саркастически смеются.
Настоящий торг начнется позже, когда химики снизят свои требования до тридцати граммов. В конце концов сходятся на какой-то величине, которая, по мнению астрономов, крайне велика, а по глубокому убеждению химиков, в такой же степени мала. И вот уже один из астрономов с убитым видом пилит метеорит, стараясь захватить краешек поплоше.
Напомню еще раз, что книга эта относится к научно-художественному жанру. Что до меня, то я все время помню об обязанностях, какие налагает на меня первая часть этого определения. Но и не забываю о преимуществах, которые дает мне вторая его часть. А раз художественная литература не «отображающее зеркало, а увеличивающее стекло», то, описывая взаимоотношения астрономов и химиков, я, как догадывается читатель, малость преувеличил – с тем, чтобы рельефнее обрисовать ситуацию. Ведь и химики, и астрономы в данном случае работают над одной проблемой. И, отдавая часть своих коллекций химикам, астрономы, хотя и испытывают некоторую душевную вибрацию, но ведь делают это в общем для себя.
Идея радиоактивных геологических часов проста и очевидна, как просты и очевидны все большие идеи. Имеется какой-либо минерал, в состав которого входит радиоактивный элемент. С течением времени радиоактивного элемента в минерале становится все меньше, а продуктов распада – все больше. Скорость радиоактивного распада – величина постоянная. Если известен период полураспада радиоактивного элемента (а для большинства естественных радиоактивных элементов эта характеристика определена с достаточной точностью), то соотношение между радиоактивным элементом и продуктами его распада с исчерпывающей определенностью укажет на возраст минерала.
Идея проста и очевидна, но тем не менее определение на практике возраста минерала или горной породы – дело не такое уж легкое и безмятежное. Прежде всего необходимо провести тщательный химический анализ минерала (за это берутся, конечно, химики). Затем приступают к определению изотопного состава элементов, по которым находится возраст породы (решение этой задачи поручается физикам). При всем этом надо быть уверенным, что продукты распада радиоактивного элемента не выветрились, не вымылись либо улетучились из минерала, да и сам исходный радиоактивный их предок остался в неприкосновенности (за исключением, разумеется, той доли, которая успела распасться) – эти гарантии обязаны доставить геологи.
Итак, лаборатория, где устанавливают абсолютный возраст минерала или горной породы – обширное объединение представителей различных наук.
«Сконструировано» несколько типов радиоактивных часов. Самые распространенные и удобные – ураново-свинцовые. Химики научились с большой точностью определять содержание урана и свинца в породах, а это гарантия точности «хода» часов.
Удобны и часы, основанные на определении содержания в минералах инертного газа гелия, выделяющегося при распаде почти всех тяжелых радиоактивных элементов. Правда, при определении возраста минералов по гелиевому методу следует заручиться доказательствами того, что в исследуемом образце сохранился весь гелий, образовавшийся при распаде, и даже самая малая часть его не улетучилась. Впрочем, такие доказательства получить в общем несложно.
Спектральный анализ далеких звезд, прямое изучение метеоритов, пород Луны, Венеры, Марса – все это позволяет представить достаточно полную картину распространенности элементов во Вселенной.
Абсолютный чемпион Вселенной по распространенности – водород. Его во Вселенной больше, во много раз больше, чем всех остальных элементов вместе взятых.
Второй в Периодической системе, гелий, – второй и по распространенности во Вселенной. Но его уже гораздо меньше, чем водорода – почти вдесятеро.
У нас на Земле картина несколько иная. В земной коре – оболочке, включающей пару десятков километров земной тверди, гидросферу (океаны, моря, реки, озера) и атмосферу – чемпион по распространенности – кислород, а «серебряный призер» – кремний. Если же брать всю планету в целом, с ее глубинными слоями и ядром, то на первое место по распространенности уверенно выходит железо, а кислород на пьедестале занимает только вторую ступеньку.
У наших небесных соседей – Луны, Венеры, Марса – картина в общих чертах такая же, как и на Земле. Быть может, только водорода меньше, потому что водой богата, похоже, только Земля.
Но в общем, то ли на далеких звездах, то ли на близких планетах, то ли на нашей родимой Земле – всюду прослеживается одна универсальная закономерность: распространенность элемента тем меньше, чем больше его порядковый номер в Периодической системе Д. И. Менделеева.
Тут, впрочем, следует сделать одну существенную оговорку – правильнее говорить не о распространенности элемента вообще, а каждого из составляющих его изотопов. Потому что как, к примеру, ни много на нашей планете кислорода, но это практически всё кислород-16, а изотопа кислорода с атомной массой 17 на нашей планете немногим больше, чем золота.
Исследования показали, что во Вселенной решительно преобладают изотопы, атомная масса которых кратна четырем, то есть делится на 4 без остатка. Не стоит обращаться к руководству «Правила делимости», чтобы уразуметь тягу природы к атомным массам, кратным четырем. Дело здесь не в арифметике, а в физике: атомные ядра изотопов с атомными массами, кратным четырем, как правило, построены из целого числа альфа-частиц – очень дружного и крепко спаянного квартета из двух протонов и двух нейтронов – из целого числа, без всяких довесков из нейтронов. А такие ядра особенно устойчивы. Вот почему природа предпочитает их иным, менее прочным (менее энергетически выгодным)[9]9
Подробнее о закономерностях и о законах распространенности химических элементов на Земле, на планетах солнечной системы и в космосе можно прочитать в книге автора «Как там у вас, на бета-Лире?», вышедшей в 1977 г. в издательстве «Детская литература».
[Закрыть].
