Геральд Матюшин - Три миллиона лет до нашей эры
Беккерель занимался веществами, которые если их поставить на яркий свет, начинают светиться. Их называли флюоресцирующими. Вернувшись с заседания, Беккерель решил проверить свою мысль. Он взял фотопластинку, завернул ее в темную бумагу, положил сверху образец и выставил все на солнце. Он думал, что если под влиянием солнца вещество будет выделять рентгеновские лучи, то они отпечатаются на фотопластинке. Мысль была ошибочной, но опыт Беккереля вошел в историю науки потому, что для первого образца Беккерель взял урановую «лепешку». После помещения ее на солнце он проявил пленку и обнаружил на ней отпечаток изображения «лепешки». Беккерель обрадовался. И еще несколько раз повторял свой опыт. А однажды он положил между фотопластинкой и урановой «лепешкой» медный крестик, чтобы узнать, смогут ли таинственные лучи пройти через медь. Он собрался было все это вынести на солнце, но появились облака, солнце исчезло. Беккерель сунул все в стол и забыл о том, что собирался делать. Прошло несколько дней. Беккерель проявил все пластинки — и удивился. На той пластинке, которую он не выставлял на солнце, изображение «лепешки» и крестика было видно еще четче, чем у тех пластинок, которые он долго держал на солнце. Значит, солнце и флюоресценция здесь ни при чем. Беккерель повторил свой опыт несколько раз, и всегда урановая «лепешка», где бы ее ни оставляли, в темноте или на солнце, отпечатывалась на фотопластинке. Он стал проверять все другие вещества, но ни одно из них не оставляло следов на фотопластинке, кроме тех, которые содержали уран. Значит, уран испускал невидимые лучи днем и ночью, где бы он ни находился и во что бы его ни завертывали.
Лучи, открытые Беккерелем, произвели огромную сенсацию. Лучи Беккереля стали изучать многие, в том числе и молодая полька, живущая в Париже, Мария Склодовская-Кюри. Она открыла, что, помимо урана, свойством испускать таинственные лучи обладает еще и торий, и предложила назвать это свойство радиоактивностью (от латинского слова «радиус» — луч, радиоактивность — способность испускать лучи). Уран и торий — это радиоактивные вещества и все их соединения с другими веществами тоже радиоактивны — установила Мария Кюри.
8.2.2. Радиация вызывает ожогиВскоре было установлено, что радиоактивность действует на человека. Однажды Анри Беккерель зашел в лабораторию и взял у Пьера Кюри маленькую пробирочку с радиоактивным веществом для того, чтобы показать его студентам. Трубочка, где было меньше грамма радия, была завернута в бумагу, а потом еще в картонную коробочку. Беккерель сунул коробочку в карман. Однако когда он вошел в аудиторию, увидел, что бариевый экран начал сильно светиться — лучи свободно проходили через все тело Беккереля и его одежду. Через 10 дней он увидел у себя на груди, прямо против кармана, где лежала коробочка с радием, маленькое красное пятнышко. Через несколько дней пятнышко точно отпечатало ту трубочку, в которой было радиоактивное вещество. Потом началась сильная боль, кожа растрескалась и образовалась язва. Прошло два года, а на груди у Беккереля все еще был виден шрам от действия радиации.
Пьер Кюри решил проверить действие радиоактивности. Он на 10 часов привязал кусок радия к руке, и у него образовался сильный ожог. В другой раз маленькую крупинку радия он носил в кармане, а через 16 дней у него также появился ожог.
8.2.3. Лучи урана проникают всюду и сеют смертьИзлучение казалось вечным — маленький кусочек урана беспрерывно излучал невидимые лучи, не уменьшаясь в размерах и не изменяясь внешне. На него не действовали ни сильный жар, ни сильный холод, ни самые высокие давления, какие только могла достичь техника. Лучи, испускаемые ураном или продуктами его распада, не становились ни слабее, ни сильнее.
В 1903 г. Резерфорд стал пропускать радиоактивные лучи через сильные магниты и заметил, что часть их отклоняется в разные стороны, однако большинство их не поддается и самому сильному магниту. Те лучи, которые отклонялись под воздействием магнитного поля, названы альфа- и бета-лучами, а те, которые не поддавались магнитному полю, — гамма-лучами. Они проходили беспрепятственно даже через свинец. Эту радиацию стали называть проникающей.
Невидимые и абсолютно нечувствительные лучи оказались вредными. Первыми от них погибли физики — Мария Склодовская-Кюри, Фредерик Жолио-Кюри и Ирэн Кюри. Пострадали и рентгенологи. В Гамбурге был открыт памятник погибшим от радиации. Всего погибло 110 ученых и врачей.
Стали замечать, что от радиации люди болеют. У горняков, работавших на урановых рудниках, стал появляться рак легких. Работницы, разрисовывавшие светящиеся циферблаты краской с радием, часто обсасывали губами кисточки, чтобы кончики их были тонкими, отчего у них появлялся рак челюсти.
Однако мир начал осознавать роль радиации только после 1945 г.
8.3. Хиросима и Нагасаки
6 августа 1945 г. над Хиросимой на высоте полукилометра американцы взорвали атомную бомбу. Под ней в радиусе 1 км погибло все. Из 400 тыс. жителей погибло 140 тыс. На мосту через реку Ота отпечатались тени деревьев и пешеходов. На месте города образовалась выжженная пустыня. Через три дня, 9 августа 1945 г., атомная бомба была сброшена на другой японский город — Нагасаки.
Испуганное человечество вдруг узнало о страшных лучах. В Хиросиме в первые дни погибли те, кто находился в пределах 500 м от эпицентра, реже те, кто был на расстоянии около 1 км. Многие из них погибли в один-два дня. 80% тех, кто был на расстоянии до 1 км от эпицентра, погибли в течении восьми недель. Вначале врачи думали, что люди умирают от дизентерии, но прошло шесть лет, а люди продолжали болеть и умирать...
Прошло уже много лет со дня взрыва в Хиросиме и Нагасаки, а люди все заболевают от влияния радиоактивного облучения. Болеют не только сами облученные, но и их дети.
8.4. Радиация и наследственность
Оказалось, что радиация от ядерных взрывов в Хиросиме и Нагасаки действует на наследственность: у детей, родившихся через много лет у облученных родителей, наблюдались врожденные уродства, умственная отсталость и т. п.
Ученые всех стран стали изучать влияние радиации на человека. Особенно больших успехов добились советские ученые под руководством Николая Петровича Дубинина.
Еще в 1963 г. Н. П. Дубинин в книге «Молекулярная генетика и действие излучения на наследственность» писал: «Обширные опытные данные показали, что радиация в широкой степени изменяет наследственные свойства организма. Под ее влиянием получаются все известные до сих пор типы наследственных изменений. При этом доказано, что ионизирующее излучение вызывает мутации во всех представителях растительного и животного мира, во всех бактериях и вирусах...»
Н. П. Дубинин установил, что чем выше организовано животное, тем более чувствительно оно к радиации. Человеку и человекообразным обезьянам, чтобы произошли изменения наследственности, требуется меньшая доза радиации, чем всем другим животным.
Клетки и ткани живого мгновенно поглощают излучение в течение 10-6—10-5 секунды. За одну секунду после облучения в хромосомах и генах происходят огромные нарушения. Особенно излучение действует на ДНК — на основное вещество наследственности.
Когда клетка готовится к делению, двойная нить ДНК разделяется и каждая из половинок начинает по своему подобию строить вторую половину. В результате в каждой хромосоме одна нить старая, другая — вновь созданная. Облучение приводит к задержке деления и нарушает его. Через 15—29 минут после облучения под микроскопом видно слипание или разрыв хромосом, распад их на большие куски и отдельные гранулы. Куски хромосом начинают блуждать, встраиваться не на свое место, вызывают неправильное деление клеток. А это вызывает либо болезни, либо, если такое облучение попало на половые клетки, — появление уродств.
Слева — нормальное состояние хромосом. Они строго отделены друг от друга.
При делении клеток каждая из них создает себе точную копию. После облучения (справа) хромосомы разрываются на части, слипаются в беспорядке, наследственные свойства изменяются (происходят мутации). В результате рождаются дети с наследственными изменениями в строении организма.
Исследования показали, что в потомстве облученных родителей наблюдаются наследственные изменения — мутации. Причем этих мутаций даже больше, чем хромосомных нарушений, так как, кроме хромосомных перестроек, происходят изменения генов, изменение структуры ДНК в том или ином месте молекулы и другие нарушения.
Конечно, не все организмы одинаково относятся к радиации. Доза, при которой гибнет не менее 50% организмов (средняя смертельная доза), для обезьяны — 550—600 рентген[3], для кролика — 800, для змеи — 30—20 тыс., а инфузория выдерживает от 300 до 330 тыс. рентген. В ядерном реакторе, где доза облучения 10 млн. рентген в сутки, были обнаружены бактерии, которые размножались и делились и чувствовали себя прекрасно. Не только бактерии, но и многие растения имеют большую радиочувствительность. Например, в Хиросиме через несколько недель после ядерного взрыва поднялись из земли и расцвели растения. Даже внутри вида чувствительность у отдельных организмов разная: при облучении мышей первая погибала при 200 рад[4], половина — при 400 рад, все — при 800 рад. Причем особи возрастом в 3—5 недель гибли при 700 рад, как и старые крысы (80—100 недель), среднего же возраста крысы (40—60 недель) гибли лишь при дозе — 900—1000 рад.
