Земля как химическая лаборатория.
Попрошу минуточку
внимания...
С момента рождения Земли в ее недрах протекали разлиные физические и
химические процессы. Полагают, что сначала планета была холодной. Затем под
влиянием гравитационного сжатия и тепла, выделявшегося при распаде радиоактивных
элементов, она разогрелась до огромных температур. Жар в несколько тысяч
градусов расплавлял вещество Земли. В этих "экстремальных" условиях наша планета
развивалась на протяжении миллиардов лет. Но вот постепенно она начала остывать
и приобретать современный облик. Земной шар становился таким, каким мы его знаем
теперь.
...Все то, из чего образованы "земная твердь", необозримые водные
пространства и воздушная оболочка Земли - атмосфера, состоит из различных
сочетаний сравнительно небольшого числа химических элементов (около 90),
встречающихся в природе. Подобные "кирпичики" слагают минералы и горные породы.
Их эволюцию во времени, распределение в земной коре и элементарный состав
исследуют несколько научных дисциплин. Главенствующая же роль принадлежит
геохимии.
Наука эта довольно молодая: ее основы начали закладываться в конце XIX
столетия, а расцвет пришелся на 20-30-е годы ХХ века. Огромный вклад в
становление и развити геохимии внесли русские ученые Владимир Иванович
Вернадский и Александр Евгеньевич Ферсман. Вот как охарактеризовал суть этой
науки Вернадский: "Геохимия научно изучает химические элементы, т.е. атомы
земной коры и насколько возможно - всей планеты. Она изучает их историю, их
распределение и движение в пространстве-времени, их генетические на нашей
планете соотношения".
До сих пор "химия Земли" остается наукой в буквальном смысле "поверхностной",
ведь ей доступен лишь тонкий слой планеты - земная кора. "Если бы земной шар был
величиной с арбуз, то наше проникновение в глубь его измерялось бы десятыми
долями миллиметра", - заметил однажды А.Е. Ферсман. Только в последние
десятилтия ХХ века ученые приступили к бурению сверхглубоких скважин, стремясь
узнать, что же творится там, за пределами пресловутых "десятых долей
миллиметра". В некоторых фантастических романах рассказывалось о дерзких
путешествиях к центру Земли; но, как говорил академик Владимир Афанасьевич
Обручев, в них было "больше воображения, чем соображения". В действительности же
достичь земных полюсов, опуститься на дно Марианского желоба (глубочайшей
впадины Мирового океана), ступить на поверхность Луны оказалось проще, чем
"заглянуть поглубже под собственные ноги" - туда хотя бы, где простирается и
поныне во многом загадочная поверхность Мохоровичича, отделяющая земную кору от
мантии. А что уж говорить о самой мантии, еще более загадочной земной сфере
толщиной почти 3000 километров, и, наконец, о сердце планеты - ее ядре...
Для геохимии очень важно выяснить принцип распространения химических
элементов в земной коре. Почему одни из них часто встречаются в природе, другие
значительно реже, а третьи вообще представляют собой "музейные редкости"?
Вдохновенным певцом камня называли Александра Евгеньевича Ферсмана
(1883-1945) современники. И сам он говорил о себе: "Моя жизнь - это история
любви к камню".
Он был везучим человеком: за что бы ни брался, все удавалось. Отец
Александра, выпускник петербургской Академии Генерального Штаба, и мать,
талантливая художница и пианистка, дали сыну хорошее домашнее образование. Еще в
детстве, живя в Крыму, Александр заинтересовался минералогией и начал собирать
коллекцию камней. Это увлечение росло год от года. Высшее образование Ферсман
получил в Московском университете. Лекции по минералогии там читал Владимир
Иванович Вернадский. Он по достоинству оценил способности студента и выхлопотал
ему командировку за границу.
В Гейдельберге (Германия) Ферсман познакомился с Виктором Гольдшмидтом - впоследствии крупнейшим геохимиком. Вместе они подготовили двухтомный труд "Алмаз", опубликованный на немецком языке в 1911 году. А на острове Эльба Александр Евгеньевич впервые увидел залежи самоцветов, которые представляли собой вкрапления в пегматитовых жилах. С этими природными образованиями связаны месторождения слюды, полевых шпатов, редких и радиоактивных элементов. Отныне Ферсман станет частым гостем в "пегматитовой кладовой" природы. Результаты многолетних наблюдений он изложит в 1931 году в большой монографии, которая получит мировое признание.
Возвратившись из Европы, Ферсман уже твердо знал, что его призвание - геохимия: "...от старой минералогии с ее объектами - минералами - мы переходим к молодой геохимии, где единицей исследования является химический элемент". Вскоре Вернадский пригласил его в Петербург заведовать минералогическим отделом Геологического музея Академии наук.
С тех пор жизненные и творческие пути Ферсмана и Вернадского еще не раз пересекались. Эти выдающиеся ученые стали основоположниками отечественной геохимии, подняв ее на мировой уровень.
В январе 1922 года в Петрограде был организован Государственный радиевый институт, который возглавил Вернадский. Ферсман стал его заместителем. А когда Владимир Иванович отправился в четырехгодичную командировку во Францию, Ферсман руководил институтом.
Много сил и труда вложил он в развитие радиевой промышленности СССР. После открытия в 1938 году деления урана практическое высвобождение внутриатомной энергии стало реальностью. В 1940 году по инициативе Вернадского в Академии наук была образована специальная Комиссия по проблеме урана. В ее состав вошли Вернадский и Ферсман. Александра Евгеньевича назначили руководителем "урановой бригады", в задачи которой входили поиски новых урановых месторождений. Хотя деятельность Комиссии прервалась с началом Великой Отечественной войны, она сыграла большую роль в успешной реализации Атомного проекта СССР. К сожалению, Ферсману и Вернадскому не довелось дожить до его завершения: оба они скончались в 1945 году.
Главный труд всей жизни Александра Евгеньевича Ферсмана - четырехтомная "Геохимия". Над этой книгой он работал более десяти лет. До сих пор она служит ценнейшим пособием и источником сведений для исследователей-геохимиков.
Первый том посвящен проблеме распространенности элементов в земной коре. Чтобы выявить основные закономерности и установить, как связана распространенность с порядковыми номерами элементов в периодической системе, Ферсман должен был собрать и обобщить огромное количество данных. Средние величины распространенностей Александр Евгеньевич предложил называть кларками - в честь американского ученого Франка Кларка, одного из пионеров геохимии.
Во втором томе рассказывается о перемещении элементов в земной коре в зависимости от самых разнообразных факторов: температуры и давления, деятельности живых организмов, хозяйственной практики человека. Ферсман пришел к выводу, что каждой природной системе соответствуют определенные "концентрации элементов" - месторождения полезных ископаемых.
В третьем томе Ферсман рассматривает вопросы энергетики геохимических процессов. Для их характеристики потребовалось использовать термины и формулы термодинамики.
Наконец, в четвертом томе ученый дал подробнейший обзор, нарисовал своеобразные "геохимические портреты" всех природных элементов - от водорода до урана.
Словом, это была подлинная энциклопедия геохимических знаний, накопленных к середине ХХ века.
Ферсманом опубликовано более 1500 работ. Среди них немало блестящих научно-популярных книг и статей, которые являют собой настоящую "поэму о камне": "Занимательная минералогия", "Воспоминания о камне", "Цвета минералов", "Очерки по истории камня", "Занимательная геохимия", "Рассказы о самоцветах"...
В 20-х годах Ферсман принимал участие во многих геологических экспедициях, в том числе в хибинскую тундру Кольского полуострова. Здесь он открыл богатейшие залежи апатитов, а также месторождения никеля и других стратегически важных металлов. Сразу же началось их промышленное освоение. А в Средней Азии, в песках Каракумов, экспедиция Ферсмана обнаружила месторождение серы, и вскоре на нем был построен первый в СССР серный комбинат. Ученый исследовал радиоактивные руды в Тюя-Муюне, близ Ферганы. Именно они стали источником получения первого отечественного радия.
Один из соратников А.Е. Ферсмана вспоминал: "Десять тысяч квадратных километров в год - таков масштаб подвижности Александра Евгеньевича".
Я хочу обратиться с просьбой к Вам, читатели моей рассылки! Буду признательна, если кто-нибудь напишет мне о том, где в Интернете можно найти довольно качественную картинку таблицы Менделеева. Thanks beforehand! А в следующем выпуске - продолжение начатой темы. O'revoir!
