Юрий Фиалков - Свет невидимого
— …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]
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.
