Рудольф Баландин - А. Е. Ферсман
Эти условия могут характеризоваться статическим равновесием (в кристаллах) и подвижным динамическим равновесием — в круговоротах атомов и соединений, при миграции химических элементов.
Ферсман начинает изложение основ геохимии с теории атома, как бы с главнейшего «кирпичика» мироздания, следуя по пути, намеченному норвежским геохимиком В. Гольдшмидтом. В то же время В. И. Вернадский избрал иную последовательность осмысления материала: от строения Земли, планетных оболочек к минералам и атомам.
В принципе оба подхода одинаково правомерны. В результате своих исследований Ферсман и Вернадский вышли на разные рубежи науки, каждому из них открылась своя, неведомая ранее область научного и философского знания.
Так произошло не сразу и в первых двух томах «Геохимии» проявилось слабо.
Это вовсе не означает, будто с начала своего четырехтомного исследования Ферсман шел проторенными путяии. Нет, его работа проникнута личным отношением, полна оригинальных разработок.
Ферсман первым стал очень широко использовать в геохимии периодическую систему элементов. Он придал таблице Менделеева геохимическую форму, стремясь выявить соответствие химического строения земной коры и структуры атомов. Некоторые закономерности он отмечает, однако вряд ли можно их считать принципиальными.
Вообще, в изложении материала ощущается некоторая хаотичность поисков, перегруженность работы различными таблицами и графиками, сведениями из атомной физики.
При чтении возникаег такое чувство, будто стараешься разглядеть контуры какого-то величественного здания сквозь загораживающие его густые строительные леса.
Особо выделяет Ферсман понятие эффективных радиусов ионов, которые ввел в геохимию Гольдшмидт. Это такое расстояние, при котором взаимное притяжение двух противоположно заряженных ионов определяет судьбы химических элементов (способность элементов принять в кристаллические решетки те или иные минералы, участвовать в их строении).
В своем изложении Ферсман старается не отступать от главного принципа учебного курса: необходимо ознакомить слушателя (читателя) с основами данной науки. Делает он это на самом высоком научном уровне, сообщая новейшие (по тем временам) факты, гипотезы, обобщения. И совершенно не стремится выделять, подчеркивать собственные идеи, постоянно ссылаясь на других исследователей и высоко оценивая их достижения (подобная позиция вообще была свойственна Ферсману).
Одним из центральных в геохимии он считает понятие «кларк» относительное количество атомов того или иного элемента в данном космическом теле или его части. Он ввел это понятие в 1923 году, назвав его по имени американского геохимика, первым подсчитавшего распространенность элементов в земной коре.
Ферсман сам произвел уточненные подсчеты кларков для разных сфер Земли (гидросферы, биосферы), а также построил целый ряд таблиц химических элементов, в том числе и Менделеевскую, с указанием кларковых чисел.
Такое большое внимание к законам распространения хинических элементов в геосферах совершенно оправдано.
Ведь па Земле в отличие от лабораторных условий характер химических реакций зависит пе только от термодинамической обстановки, но и от «естественных», природных масс веществ, вступающих в соединения. В лаборатории пропорции реагентов определяет экспериментатор. На планете таким «экспериментатором» является природа.
Это и учитывают кларковые числа.
Скажем, первые три самые распространенные (по числу атомов) в земной коре элементы — О, Н, Si — составляют, по Ферсману, 86,70 %, первые девять — добавляются Al, Na, Mg, Ca, Fe, К — 98,81 %, а первые двенадцать — С, Ti, С, Сl — 99,64 %. Одно уж это ясно показывает, насколько своеобразна великая химическая лаборатория Земли.
Например, в ней явно преобладают элементы с четным атомным числом. Без учета подобных закономерностей познать ее деятельность невозможно…
Впрочем, не менее важно понять, почему кларки имеют такие значения. Однако на этот вопрос до сих пор пет однозначного ответа.
Итак, Ферсман очень широко использует кларковые числа. В то же время он не ограничивается химией Земли, а подвергает геохимическому анализу состав небесных тел и «пришельцев из космоса» — метеоритов. Развивая свои идеи, высказанные десятилетием раньше, он рассматривает геохимию как часть космохимии, изучающей химическое строение и эволюцию космических объектов.
Он не торопится делать «основополагающие» обобщения и выдвигать скороспелые теории. Честно признается:
«Наши знания по химии космоса лишь сейчас начинают сливаться в отрывки общей картины. Никакая стройная и научно обоснованная теория еще не может быть построена».[21]
Переходя к описанию Земли, Ферсман вслед за Вернадским характеризует планету по ее сферическим оболочкам, геосферам. Каждая из них отличается не только составом, но и особенностями среды, в которой протекают реакции: межзвездное пространство — стратосфера — тропосфера — биосфера (область жизни) — гидросфера — кора выветривания — осадочная оболочка (стратосфера) — метаморфическая — гранитная — базальтовая — периодотитовая.
Отличия оболочек очевидны: по состоянию вещества, давлению, температуре и т. д. Ферсман приводит кларки и для каждой оболочки, и для их частей. Например, для разных видов горных пород, а также для живого вещества (совокупности всех организмов) и даже для промышленности. Он, можно сказать, построил декорации и охарактеризовал главных действующих лиц глобального «спектакля» химической жизни Земли. Осталось проследить, как развивается действие. Этому посвящен второй том «Геохимии».
В первом томе геохимия Земли представлялась как бы застывшей, статичной. Во втором на первый план вышло движение атомов, геохимическая динамика. Глобальные перемещения вещества планеты называются миграцией.
От чего зависит геохимическая миграция? От свойств атомов соответствующих соединений и физико-химических условий в окружающей среде. Ферсман подробно исследует закономерности геохимической миграции. Верный своему принципу, он не ограничивается земными процессами, занимаясь и космохимией, миграцией вещества в звездах. Но конечно, главное внимание уделяет земным факторам.
Последовательное изложение материала требовало от Ферсмана постоянных и довольно-таки утомительных перечислений, простоты и сухости стиля. Тем, кто знаком только с его блестящими популярными работами, стиль «Геохимии» покажется трудным и скучным, совершенно не «ферсмановским». Однако надо учесть, что Ферсман в первую очередь был профессиональным ученым. Популяризаторская его деятельность оставалась только увлечением, на которое он мог уделять время урывками, главным образом в периоды болезни, когда врачи запрещали более трудоемкие занятия.
