Юрий Фиалков - Девятый знак
Проблема получения плутония была в свое время так остра, что ею занимались сотни лабораторий в разных странах. Занимались не просто интенсивно, а прямо-таки лихорадочно. Для того чтобы выделять плутоний — и по возможности полнее — из продуктов распада содержимого атомных реакторов, нужно было всесторонне изучить его свойства и свойства многочисленных его соединений. Над одними и теми же проблемами работали разные лаборатории. После того как многие из этих исследований были опубликованы, оказалось, что многие ученые приходили к одним и тем же выводам принципиально разными путями.
Все это и явилось причиной того, что не осталось буквально ни одной области химии плутония, куда бы не заглянул пытливый и острый взгляд химика-исследователя.
Хотя сам факт получения искусственных элементов сам по себе являлся поразительным, все-таки когда были изучены свойства первых заурановых элементов, то результаты оказались в высшей степени неожиданными. Выяснилось, что все эти элементы очень похожи по своим химическим свойствам. Так, все они в водных растворах могут давать соли с валентностью металла +3.
С другой стороны, многие заурановые элементы во многом напоминают уран. Пришлось бы очень долго перечислять однообразные факты чрезвычайной схожести этих элементов. Но здесь читатель может поверить автору на слово.
Вопрос здесь может быть другой: что же в этой схожести могло удивить химиков? Похожи так похожи. Однако утверждение еще не ответ на вопрос.
Пусть читатель закроет рукой или листком бумаги группу элементов на Периодической системе, которая обозначена как семейство актиноидов (почему так назвали семейство заурановых элементов, мы поясним чуть позже). Теперь таблица Менделеева выглядит точно так, как в конце 40-х годов, когда об искусственных заурановых элементах ничего известно не было. Представим себе химика того времени, пользующегося этой таблицей. Что мог сказать ученый о свойствах еще не существовавшего тогда элемента 93? Он мог бы рассуждать приблизительно так: «Если элемент 93 будет открыт или получен искусственно, то его квартира — клетка 93 — окажется в седьмой группе Периодической системы, под элементом рением. Значит, по свойствам 93-й должен походить на рений, как рений, в свою очередь, походит на технеций и марганец».
С такой же уверенностью этот химик мог предсказать, что 94-й элемент будет похож на осмий, потому что именно под осмием должна была находиться незаселенная в те годы еще квартира № 94 в доме «Группа № 8» по улице «Периодической системы».
Однако ничего подобного не оказалось. Заурановые элементы ничуть не походили на своих предполагаемых аналогов, зато были похожи друг на друга если не как близнецы, то как родные братья, наверное. Оказалось, что эти элементы и являются родными братьями не только по рождению, а так сказать, и по духовному или, вернее, химическому единству.
Читатель, наверное, уже обращал внимание на то, что в Периодической системе элементов после элемента с порядковым номером 56 следует клетка, в которой стоят номера 57–71. 15 элементов в одной клетке! Или, говоря вернее, 15 клеток в одной. В чем тут дело? Какова причина этого, на первый взгляд, странного явления?
Известно, что внешняя электронная оболочка атома каждого элемента Периодической системы отличается от внешней электронной оболочки атомов соседних элементов. Так, например, литий имеет один электрон на внешней электронной оболочке, бериллий — два, бор — три и т. д. Многим также должно быть известно и то, что именно это число электронов на внешней электронной оболочке определяет химические свойства элемента. Вот элемент лантан — первый член выделенного нами семейства, которое носит название лантаноидов, то есть лантаноподобных. У лантана на внешней электронной оболочке имеется три электрона. Поэтому лантан и является трехвалентным. Мы должны были бы предполагать, что следующий за лантаном элемент — церий — должен иметь на внешней электронной оболочке четыре электрона. Однако на внешней электронной оболочке церия, как и у лантана, три электрона. Куда же девается лишний электрон? Оказывается, он заполняет одну из внутренних электронных оболочек. То же самое наблюдается и у следующих лантаноидов. Все они: и празеодим, и неодим, и прометий, и другие, все — по элементу 71 — имеют во внешнем электронном слое три электрона, а заполняются у них внутренние электронные оболочки. Вот почему эти 15 элементов чрезвычайно похожи друг на друга по своим химическим да и физическим свойствам.
Точно такая же картина наблюдается в случае элементов, следующих в Периодической системе за актинием. У тория — соседа актиния — тоже заполняется не внешняя электронная оболочка, а одна из внутренних. То же самое у элементов протактиния, урана и всех полученных до настоящего времени заурановых элементов. Поэтому заурановые элементы вместе с ураном, протактинием и актинием, подобно лантаноидам, выделяются в отдельное семейство актиноидов. Таким образом, в Периодической системе появилась еще одна «многокомнатная квартира» — клетка, которая вмещает в себя номера с 89-го по 103-й.
Сейчас уже с полной уверенностью можно предсказать, что семейство актиноидов будет завершаться 103-м элементом. И только 104-й элемент будет стоять в IV группе Периодической системы.
Можно даже заключить, что электронная оболочка этого еще не полученного элемента будет подобна электронной оболочке гафния. Впрочем, для такого заключения не надо быть особенным провидцем — для этого достаточно иметь перед глазами Периодическую систему элементов.
В лабораториях природы
Когда были изучены свойства первых из полученных заурановых элементов, стало понятным, почему оказались безрезультатными поиски этих элементов в природе. Периоды полураспада даже самых долгоживущих из них столь невелики в сравнении с временем существования нашей планеты, что за это время они успели полностью распасться.
Впрочем, если бы все положения ученые брали на веру, то вряд ли появились бы многие из тех замечательных открытий, которыми так богато наше время. Сразу возникли вопросы. Во-первых, нельзя ли обнаружить заурановые элементы вне Земли, в атмосфере звезд, поскольку нам известна характеристика спектра этих элементов? И вопрос второй: не могут ли некоторые из заурановых элементов образовываться в природе в настоящее время, пусть даже в самых небольших количествах?
Лучше будет разобрать все эти вопросы по порядку. Итак, нельзя ли попытаться обнаружить заурановые элементы где-нибудь во Вселенной?
Тут надо еще раз напомнить, что спектроскопические методы исследования, с помощью которых элемент гелий был открыт сначала на Солнце, а потом уже на Земле, обладают чрезвычайной чувствительностью, Но все же спектроскопия не позволила обнаружить во Вселенной присутствия хотя бы небольших следов плутония или других заурановых элементов. Не дали желаемых результатов и другие методы исследования.
Ответ на заданный вопрос пришел оттуда, откуда его меньше всего ждали. Его помогли найти… историки. Химия не раз оказывала большие и малые услуги историкам и особенно археологам: то надо было определить состав какого-нибудь древнейшего сплава, то с помощью анализа чернил установить дату рождения рукописного документа. Но чтобы историки помогали химикам — такое, пожалуй, встретилось впервые. Но об этом следует рассказать подробнее, тем более что начинать придется издалека.
…Начинать придется с 4 июля 1054 года. В этот день или, вернее, в эту ночь астроном пекинской обсерватории Большого Дракона Ма Туан-лин, как обычно, вышел на центральную площадку наблюдать небо. Он некоторое время внимательно смотрел на звезды и, убедившись, что расположение светил в точности совпадает с предсказанным, приготовился записать свои вычисления в толстую тетрадь, которую вел уже много лет. Но кисточка так и не дошла до сосуда с тушью: рука повисла в воздухе. Вдруг астроном заметил — почти над головой — какую-то довольно яркую звезду. Еще вчера ее не было на этом месте. Не писалось о ней ничего и в тех старинных книгах, содержание которых Ма Туан-лин знал хорошо, будучи настоящим ученым. На следующую ночь звезда появилась на небе задолго до того, как солнце уступило свое время ночи. На улицах толпились сотни людей и громко обсуждали это невиданное зрелище.
В своих записках Ма Туан-лин назвал эту звезду Гостьей. Китайский астроном очень точно выбрал название для новой звезды. Гостья с каждым днем разгоралась все ярче. Через два месяца ее яркость была больше, чем яркость Луны. Обладающие острым зрением дети различали Гостью даже днем, при ярких лучах Солнца. Сейчас нетрудно подсчитать, что если это было именно так — а сомневаться в достоверности записок Ма Туан-лина нет никаких оснований, — то новая звезда имела такую яркость свечения, как шестьсот миллионов наших солнц.
