Юрий Фиалков - Свет невидимого
Теперь во многих обсерваториях мира организована служба сверхновых звезд. Ученые тщательно рассматривают фотографии различных участков неба, не появилось ли на негативе пятнышка сверхновой. И когда очередная сверхновая бывает обнаружена, весть об этом мгновенно распространяется во всем научном мире.
После пространного рассказа о сверхновых звездах читателю ясно, что автор повел о них речь не зря, что история развития химических элементов связана именно с этими диковинными астрономическими объектами. Как ни редки вспышки сверхновых, все же астрономы смогли усмотреть одну очень важную закономерность. Оказывается, яркость каждой сверхновой звезды уменьшается наполовину примерно за 60 суток. Вот, скажем, замерили яркость сверхновой сегодня. Спустя два месяца она будет светить вдвое тусклее, через четыре месяца яркость ее ослабнет вчетверо, через полгода — в восемь раз и так далее.
Дальше астрофизики и астрохимики рассуждали так. Отчего может уменьшаться да еще с такой закономерностью яркость звезды? Очевидно, там идет процесс распада какого-то элемента. Распад, конечно, радиоактивный. А раз так, то какой элемент может иметь период полураспада 60 суток?
Удивительно вовремя было сделано открытие о законе спадания светимости сверхновых! Возникни это открытие двумя десятилетиями раньше, — и ученым долго и, безрезультатно пришлось бы ломать голову над вопросом: какой-же все-таки радиоактивный элемент распадается в сверхновых? Но сегодня для ответа на этот вопрос не надо быть точным провидцем. Достаточно внимательным взглядом пройтись по «радиоактивному» участку Периодической системы Д. И. Менделеева — и виновник обнаружится сразу. Калифорний.
Не все слыхали о таком элементе? Посмотрите на таблицу Менделеева, в клетку № 98. Нашли? Именно эту квартиру занимает заурановый элемент калифорний.
Тому, кто об этом элементе ничего не слыхал, расстраиваться не стоит. Зазорного в этом ничего нет. До 1950 года в Периодической системе такой элемент вообще не значился. Именно в этом году он был изготовлен физиками. Странный глагол в применении к химическому элементу, не правда ли? Нет, совсем не странный. Уже говорилось, что элементы с порядковыми номерами, большими 92, на нашей планете не обнаружены и получены искусственно, с помощью ядерных реакций. Среди этих элементов, ряд которых уже расширен до 107-го элемента, значится и калифорний.
Когда калифорний был изучен, догадка о том, почему же он не существует в земных недрах, превратилась в уверенность: период полураспада 98-го элемента составляет всего 60 суток. Ясно, что если этот элемент и присутствовал в том первичном веществе, из какого образовалась Земля, то исчез до самого последнего атома задолго до того, как в первичном океане планеты закопошились первые одноклеточные. Исчез, чтобы спустя миллиарды лет появиться в лабораториях физиков. И чтобы быть открытым на звездах.
* * *
На основе рассказанного можно было бы выстроить поучительную притчу, которая строилась бы на поверхностно-поучительной аналогии между развитием элементов на звездах и карьерой человека. Дескать, рождается маленьким и ничтожным водородом, а завершает жизненный путь солидным и в чинах калифорнием. Но смертен человек, Вселенная же бессмертна.
* * *Энергия взрыва сверхновых настолько велика, что не поддается переводу на язык сравнений. Да и какие могут быть сравнения, когда перед взрывом на звезде накапливается количество калифорния, составляющее по массе примерно 20 таких планет, как наша. Ясно, что такое количество «взрывчатки» приводит к взрыву, при котором и без того высокая температура повышается настолько, что элементы, образующие звезду, разлетаются на мелкие осколочки. Это обыденное слово в данном случае хорошо обрисовывает последствия взрыва. Потому что мельчайшие осколочки атома, атомного ядра — это протоны и нейтроны.
Протоны — ядра атомов водорода. А нейтроны, предоставленные сами себе (то есть не входящие в состав атомного ядра), очень быстро, за считанные минуты, превращаются в атомы водорода.
Итак, взрыв звезды дает жизнь водороду, тому самому водороду, с которого начинается жизнь каждой звезды. Не о смерти свидетельствует цикл развития элементов во Вселенной — о жизни!
Только малая часть элементов, образующих тело звезды, будучи разметенной взрывом в космическое пространство, выживает, не подвергаясь переплавке в горниле вспышки сверхновой. И именно эта малость — тот строительный материал, из которого природа конструирует планеты и вообще то, что астрономы называют холодной материей Вселенной (в отличие от горячей материи — звезд).
Теория, изложенная мною, конечно, в самых общих чертах, подтверждается многими экспериментальными фактами. О том, что обнаружены тяжелые элементы на звездах и установлена связь между химическим составом звезды и ее температурой, я уже говорил. Но оказывается, эта теория объясняет закономерности распространенности химических элементов во Вселенной, и становится понятным и очевидным, что всюду — не только на Земле — кислорода будет много, а золота — мало, потому что объективные законы природы обязательны для любой точки Вселенной, и для нашей Земли, и для Марса, и для во-о-он той далекой звезды, что тускло светит в созвездии Водолея.
Молодая, водородная, звезда возникает отнюдь не сразу после взрыва старой, калифорниевой. Водород, образовавшийся при взрыве, с фантастической скоростью выбрасывается в мировое пространство. А о значительной концентрации водорода (несколько атомов на кубический сантиметр — эта концентрация, которая по нашим земным меркам должна была бы называться ультрасверхвысоким вакуумом, по меркам космоса — довольно значительная) астрономы знали уже давно.
Силы тяготения собирают атомы водорода вначале в небольшие скопления, которые затем, объединяясь, становятся все большими и большими. Процесс этот очень долгий. Во всяком случае, счет идет на миллиарды лет. И рано или поздно образуется такое количество водорода, которое, сжимаясь под гравитационным действием собственной массы, приводит к возникновению таких громадных температур и чудовищных давлений, что сама по себе начинает идти термоядерная реакция: ядра водорода, сливаясь, образуют ядро атома гелия. Начинает жить новая звезда. Молодая — водородная. У которой все впереди: миллиарды лет развития от водорода до тяжелых элементов, от рождения к смерти. И затем снова к рождению, через смерть, через творящий жизнь взрыв[10].
Очень стройная и красивая картина мира вырисовывается при изучении радиоактивности. В холодной материи Вселенной идет непрерывное, эволюционное, превращение элементов от больших к меньшим — таковы неумолимые последствия радиоактивного распада. В горячей материи — картина обратная. Элементы развиваются от меньших к большим и тоже эволюционно. И лишь затем при большом накоплении количественных изменений, звезда, ее элементы скачком, революционно переходят в принципиально новое качество.
Трудно представить боле выразительную иллюстрацию, более наглядное подтверждение основных положений марксистской материалистической диалектики. И мне очень приятно, что поводом для этого стало изучение радиоактивности.
* * *
Исследования, связанные с изучением радиоактивности как общего свойства материи, позволили сказать веское слово в еще одной космогонической проблеме — теории происхождения планет. А как возникли планеты — интересно не только астрономам, интересно всем, потому что только на планетах…
* * *…Только на планетах могла зародиться и развиваться жизнь во Вселенной. Конечно, только на планетах — не на звездах же, на самых холодных из которых температура составляет несколько тысяч градусов, не на метеоритах или астероидах, которые лишены и воды, и атмосферы. Только на планетах.
Нам очень хочется иметь соседей во Вселенной. Хочется, чтобы неизменно волнующие научно-фантастические повести когда о добрых, когда о свирепых — смотря по настроению автора — пришельцах из планетных систем в созвездии Скорпиона оказались, ну, хотя бы чуточку правдой.
Лишь в последние два десятилетия проблемой обитаемости Вселенной ученые занялись всерьез, с позиций современной науки. Во имя решения этого вопроса радиотелескопы обшаривают небо. Собираются представительные научные конференции. И даже ставятся эксперименты.
Один из центральных вопросов в этой проблеме — происхождение планет. Если возникновение планетной системы — дело случая, игры природы, то, естественно, надежд на то, что жизнь распространена во Вселенной, мало. Если же окажется, что образование планет вокруг звезды — закономерный этап развития этой звезды, то на проблему соседей по космосу можно смотреть куда оптимистичнее.
