Все формы земного нахождения химических элементов: горные породы и минералы, жидкие или полужидкие магмы, рассеяния, так же как и живое вещество, меняются в связи с различными геосферами и земными оболочками и их характеризуют.
Я остановлюсь еще раз на рассеянии химических элементов, так как это форма их нахождения, на которую обыкновенно не обращают внимания.
Рассеяние химических элементов хотя и давно было известно, но значение его недостаточно оценено учеными до сих пор. Его изучение — почти девственная область науки, и очень вероятно, что в близком будущем наши идеи об этой форме нахождения атомов коренным образом изменятся.
В земной коре есть области, где рассеяние химических элементов является господствующей, наиболее характерной формой нахождения их атомов. В вертикальном разрезе планеты к таким областям относятся две верхние геосферы: стратосфера, которой в прошлом году впервые достиг человек — бельгийский ученый Пиккар со своими помощниками, и выше ее находящаяся ионосфера — область свободных атомов, ионов, электронов. Эти слои чрезвычайно разреженной материи — «лучистой материи» В. Крукса (1879) — являются источниками энергии, проявление которой с каждым годом представляется нам все значительнее.
В 1932 г. перед нами открылся в этих геосферах, с их рассеянным веществом, в проявлениях излучений материальных, еще меньших, чем атомы, частиц, в большей по крайней мере части неземного происхождения, — такой источник энергии, овладение которой человеком мыслимо, но о котором нельзя было даже мечтать немного лет назад.
Немногие отдельные мыслители XIX в., в том числе Д. И. Менделеев, прозревали значение этих высоких областей планеты, заполненных рассеянной материей, физического вакуума, занимающего эти просторы. Эти мыслители, Менделеев в частности, ожидали от изучения высоких слоев свободной атмосферы — «лаборатории погоды» — объяснения многих загадок в явлениях нашей планеты, нас окружающих. Действительность многократно и нежданно-негаданно превышала самые смелые их научные мечтания.
Все указывает на то, что в этом рассеянии атомов, пограничных с космическим вакуумом просторов планеты, мы имеем в чистом виде то их состояние, которое окружает нас на каждом шагу в биосфере, но которое мы только пристальным научным изучением в ней открываем. Оно проникает земную материю биосферы, так же как оно проникает «пустое» пространство газовых масс стратосферы и выше.
Как глубоко внутрь земной коры идут эти проявления?
В каком состоянии находятся все эти элементы, больше 50 элементов, обнаруживаемых нами в каждой капле соленой воды океана? 30 химических элементов, по меньшей мере находящихся в каждой частице белого каррарского мрамора, который нам кажется химически чистым? 43 химических элемента, открываемых в куске мансфельдского медистого сланца в Германии? 50 химических элементов, содержащихся в каждой капле минеральной воды источника Виши во Франции?
В каком виде находятся «следы» — атомы — Bi, Мn, Сu, Zn, которые могут быть констатированы посредством явлений люминесценции, как это доказали П. Ленард и В. Клатт, в каждом сернистом кальции, приготовленном из кальция любых минералов и всех горных пород, содержащих известь, даже если бы эта известь, химически исследованная, представлялась чистой? И газы атмосферы, когда, например, каждый кубический сантиметр воздуха, нас окружающего, содержит атом (немного более) тяжелого газа радона, неуклонно превращающийся в еще более мелкие частицы, в более легкие атомы? Каково их состояние?
Мы почти ничего об этом не знаем. И, однако, давно уже скопляются подобные факты, и, даже оставляя в стороне явления верхних слоев атмосферы, явления загадочные, волнующие наше воображение, их значение нам кажется огромным, как мы это увидим ниже в изложении истории радиоактивных элементов.
В конце XVIII в. в Париже Г. Руэлль и Ж. Д’Арсэ-старший доказали рассеяние золота, предвиденное более старинными химиками, как, например, шведом У. Йерне, «последним скальдом», в конце XVII и начале XVIII в. Эта идея зародилась под влиянием упорной экспериментальной работы алхимиков. Г. Дэви в начале XIX в. указал на общее рассеяние натрия. Замеченное, но непонятое Г. Тальботом, оно было окончательно установлено, так же как рассеяние лития и кальция (в 1859 г.) в результате основных опытов Г. Кирхгофа и Р. Бунзена.
Я указывал уже, что к этому времени было доказано, но не признано рассеяние йода Шатеном. Ряд аналогичных данных может быть сейчас отыскан в архиве науки, например для платины.
Во многих случаях такое рассеяние, несомненно, могло бы быть объяснено присутствием примесей чисто механических. Но масштаб явления заставляет признать существование незаметного перехода между механической пылью, содержащей, например, натрий, и его атомным рассеянием. И. Форхгаммер в середине прошлого века отметил те же явления для химических элементов морской воды.
После крупных открытий XIX в. — спектроскопии, светящихся «фосфоров, ионов разреженных газов и особенно явлений радиоактивности — рассеяние элементов получило в нашем веке совершенно неожиданное значение, не только явилось обычным явлением, но должно считаться характерным свойством вещества нашей планеты.
Невозможно оставлять его без внимания в геохимии, даже если мы до сих пор не можем дать точного объяснения этих явлений. Мы знаем, что они действительно существуют.
В наших анализах это состояние рассеяния атомов обнаруживается присутствием их «в следах», в дробных долях весовых процентов. Для различных элементов эти данные колеблются между 10-1% (J, Li?) и 10-18% (радон в морской воде). Значение этих незначительных концентраций, однако, может быть выражено в более понятной для нашего воображения форме, причем малые числа — следы — становятся огромными количествами.
Можно перевести весовые процентные количества — ничтожные дроби анализов — в количества атомов, содержащихся в 1 см3. В таком случае в 1 см3 морской воды, например, находится 2,8•107 атомов радия при содержании в 10-13 весовых процентов этого элемента. В других случаях число атомов элемента, находящегося в состоянии рассеяния, в 1 см3 известного вещества может достигать 1020—1022 гексальонов и больше индивидов — число, реально представить которое ввиду его значительности не может наше воображение. Наименьшее рассеяние, которое мы меряем (исключая радон и его изотопы), отвечает содержанию миллионов и десятков миллионов атомов в кубическом сантиметре земной материи.
Впечатление о ничтожности рассеяния в реальности исчезает; оно заменяется обратным: впечатлением грандиозности. Это яркий пример условности понятий великого-малого.
В газообразных и жидких средах это огромное число рассеянных атомов находится в непрерывном движении со скоростями, также превышающими наше воображение.
Это движение обусловливает производимые ими эффекты, ту их «работу», которая может проявляться в геохимических явлениях, их действенное значение.
Его мы видим в земной области, где сейчас их царство — на границе планеты.
В газах и жидкостях их атомы редко сталкиваются, и химическая молекула их не может проявляться в той форме, которая для нас обычна. Их эффект главным образом связан с вызываемыми ими электрическими полями (в газах) и влиянием на частичные, волосные и коллоидальные силы в природных жидких массах. Рассеянные атомы радона создают мощные электрические поля тропосферы над сушей.
В твердых телах, кристаллах и аморфных, они не принимают участия в строении кристаллической решетки (для аморфных — в строении мицелл). По нашим современным представлениям, они, оставшись вне решетки при кристаллизации, находятся в беспорядочном движении и не могут давать нам впечатления химических соединений, проявлять химические свойства, так как не дают ни тех столкновений, которые дают газовые и жидкие тела, ни тех статических систем, которые отвечают твердым соединениям.
Для вещества земной коры вопрос усложняется еще тем, что неясно, какая часть рассеянных атомов входит в пространственные решетки твердого тела.
Дело в том, что твердые земные тела — несомненно в биосфере и в стратисфере и с большой вероятностью и глубже — охвачены сплошь незримой губчатой сетью проникающих все твердое вещество волосных пространств, заполненных водными растворами. Очень вероятно, что в этой волосной водной губчатой массе, охватывающей все твердое земное вещество, сосредоточиваются атомы рассеяния, не входя в пространство, занятое кристаллической решеткой. Мы встретимся еще ниже с этим явлением, когда я буду излагать рассеяние радиоактивных элементов.
Будущее должно будет точно выяснить состояние и движение атомов, находящихся в таком состоянии рассеяния. По-видимому, мы имеем здесь дело с проявлениями свободных движущихся атомов, не соединенных в молекулы, заряды которых меняются и которые иногда (или всегда?) находятся в стадиях изменения (в некоторых случаях явного распада). Энергия элементов в состоянии рассеяния есть энергия атомная.
—Источник—
Вернадский, В.И. Биосфера/ В.И. Вернадский. – М.: Мысль, 1967.– 374 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
