Химия космоса

А.Е. Ферсман

Смотрите также:

Ферсман. Рассказы о самоцветах

ФЕРСМАН. ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ МИНЕРАЛОГИЯ

Ферсман. Путешествия за камнем

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Ферсман. Геохимия - химия земли

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Новая концепция химии космоса

§ 65. Мы можем сейчас подвести некоторые итоги и среди различных намеченных нами путей выбрать тот, который наиболее отвечает фактам.

Я уже указывал выше, что мы еще не доросли до познания химии космоса, мы только нащупываем пути и ищем выводов.

Мы видим сейчас, что доступный нашему изучению космос составлен из одних и тех же элементарных построек — планетарных электрических систем, кои мы называем атомами и разнообразие коих и составляет нашу периодическую систему Менделеева.

Мы в праве думать, что подавляющая часть космоса составлена именно из этих атомов вместе с еше двумя, природа которых нам не ясна, — небулием и коронием. Силы мирового тяготения, светового давления и молекулярных движений являются в первую очередь теми притягивающими и отталкивающими силами, которые распределяют и перераспределяют элементы в мировых пространствах. В общем мы можем думать, что элементы распределены в мироздании более или менее равномерно. Количество атомов различных элементарных тел различно; мы в праве думать, что и тяжелых атомов, начиная с 28-го номера, и самых легких до 8—9 вообще в мироздании меньше, что мы имеем определенное космическое явление преобладания элементов от 11 до 28, может быть еще Н и Не (99).

В первом приближении, в глубоком подходе современной астрохимии мы были склонны считать, что элементы наполняют собою мировое пространство, сохраняя в целости свои положительные ядра. Однако, современные идеи заставляют нас думать, что элементы космоса испытывают превращения, подчиняясь строго определенным мировым законам. Создание элементов и их радиоактивный распад должны рассматриваться, как два противоположных процесса, взаимно уравновешивающие друг друга согласно законам физикохимического равновесия. Преобладание определенных элементов — есть лишь проявление статистического подсчета: как бы мы ни представляли себе эволюцию атома и соотношение рядов распада и созидания,Преобладание в определенный момент определенных элементарных построек есть результат того же статистического закона, который регулирует, напр., распад радиоактивного вещества и в смеси продуктов распада обнаруживает ничтожное количество одних членов и огромное преобладание других.

Часть мирового процесса от спиральных туманностей до белых звезд рисуется нам в свете по преимуществу явлений создания более тяжелых атомов: группировка И в гелий и сочетание гелио-групп вместе являются источником огромных нагреваний, конденсации материи, накопления более тяжелых атомов^ Этот синтез является вместе с тем и источником радиоактивного распада, если .мы встанем на точку зрения Перрена. После преобладания формирования тяжелых атомов наступает сначала равновесие между созиданием и распадом; затем начинается стадия белых звезд, начинает преобладать распад радиоактивных тяжелых элементов; этот процесс в значительной части идет тоже с выделением тепла и, таким образом, задерживает темп охлаждения.

Мы сталкиваемся здесь неожиданно с проблемою, на которую не обратил внимания ни Нернст, ни Аррениус1): и созидание, и распад в известных частях своих идут с выделением энергии; одни с одинаковым правом на первом строят восходящую кривую эволюции элементов, другие—на втором. Очевидно, что не всякий синтез и не всякий распад на первичные элементы мы можем рассматривать, как источник мировых процессов выделения энергии. Синтез гелиевых групп из водорода идет для нас с огромным выделением тепла, превосходящим даже тепло, выделяемое металлами группы радия. Получаемые из этого синтеза сочетания оказываются необычайно прочными, возникающими с колоссальными выделениями энергии образованиями, трудно разрушаемыми в свете природных явлений распада. Эти атомы, построенные только из гелиогрупп, должны обладать атомными весами, кратными 4. Мы подходим к первому, уже подробно разобранному нами закону: н а и б о л fa- шей распространенности и устойчивости атомов, кратных 4,— Не, С, О, Mg, Si, S, Са, Ti, Cr, Fe, отчасти Ni. Разве, перефразируя слова К а н та, мы не можем сказать: дайте нам легкие элементы, кратные 4, и мы построим из них мир, мир правда неорганизованной природы, мир без жизни.

Мы остановились на железе, кобальте, никкеле; дальше за 28-ым номером начинается новый мир химических элементов, не только в космосе за третьим горизонтальным рядом Менделеевской таблицы начинается мир маловажных редких атомов мироздания, но и в самой структуре этих элементов физик находит резкое изменение скачком основных свойств (Д. Рождественский, Гаркинс).

Мы не продолжаем дальше за железо наше перечисление, так как для нас и элементы с атомными весами, кратными 4, за пределами этоТо элемента кажутся слишком сложными постройками, чтобы их считать простыми устойчивыми группировками гелиогрупп.

Что именно вышеуказанные элементарные группировки являются наиболее устойчивыми и заключают в себе меньше энергии, вытекает и из анализа заключенных между ними элементов В, F, N, AI, Р, искусственное расщепление коих происходит с большим выделением энергии; правда, мы не знаем, во что они превращаются, но, очевидно отделение водорода приводит их к более устойчивым группировкам, типа четных элементарных тел.

Все элементы, следующие в нижней половине Менделеевской таблицы, и в том числе радиоактивные, являются сложными элементарными постройками, с большими внутренними запасами энергии и способные частично самопроизвольно выделять эту энергию путем излучения и превращения в более легкие элементы.

Эти тела не могут рассматриваться, как устойчивые атомы мироздания: в процессах мировых превращений и они должны стремиться превратиться в те группировки, кои мы выше признали наиболее устойчивыми.

Таким образом, исходя из современных знаний энергетики атома, мы склонны думать, что в Менделеевской таблице последовательность сверху вниз не определяет увеличения внутриатомной энергии. Наоборот, есть основание думать, что наименьшими запасами ее обладают более легкие элеме нт ы, но построенные по типу гелия из немногих гелиевых групп, т. е. элементы четные и кратные 4 в пределах номеров 4 — 28.

Этими законами определяется и основной ход мировой эволюции химических элементов, накапливающих в мироздании совершенно определенные члены периодической таблицы. Этим разрешается загадка о том поразительном преобладании в космосе Mg, Si и особенно Fe, о котором Нернст говорил, «что это какой то пункт отдыха атомов в их постоянном процессе деградации.

Но мы не только установили выше один космохимический закон об определенной распространенности некоторых элементов в мироздании; мы видели еще вторую законность, по которой наиболее устойчивые элементы космоса (именно из выше перечисленной группы) преобладают в центральных частях космических тел, в обстановке наибольших давлений "и температур, тогда как в наружных частях больших космических тел к ним присоединяются элементы менее устойчивые, построенные по типу 4q + 3, по большей части, однако, тоже легкие (т. е. не выше 28-го номера). В земной коре мы эту законность подметили с полною очевидностью.

Причины большого содержания в наружных частях нечетных легких элементов типа 4q + 3 лежат, очевидно, с одной стороны в физических законах распределения вещества в космосе, т. е. прежде всего в силах Ньютоновских и силах светового давления. Однако, этим не может быть объяснено накопление здесь как раз нечетных групп и особенно групп 4q-j-3. В свете идей Перрена мы имеем, однако, разгадку этого явления: части центральные планетных и звездных тел быстрее достигают максимального равновесия под влиянием тех процессов излучения, которые им свойственны. В наружных частях мы еще имеем недостигшие равновесия системы и среди них радиоактивные образования. Как раз в этих телах менее устойчивой группировки, может быть подобно К и Rb, обладающих известными способностями к излучению, мы находим ряд наших химических элементов органической жизни—N, F, Na, AI, Р, С1, К.

§ 66. Итак, из этой главы, рассматривающей основные проблемы химии космоса, мы можем сделать следующие выводы:

1.         Космос построен по преимуществу из тех же 92 элементов, которые известны и на Земле.

2.         В космических телах, повидимому, как и на земле, преобладают элементы четные, построенные по типу 4 q, порядковых номеров от 6 по 28.

3.         За 28-м номером следует резкое уменьшение распространенности химических элементов, связанное с изменением скачком некоторых свойств этих элементов и строения атома.

4.         Преобладание элементов от 6 до 28 может быть объяснено их наибольшею устойчивостью, т. е. меньшими запасами внутри-атомной энергии.

5.         Менее устойчивые группировки легких элементов типа 4 q 3 по преимуществу сосредоточены в наружных частях космических тел, тогда как во внутренних мы видим преобладание элементов типа 4q (номера 20-—28).

6.         Необходимо думать, что в известных стадиях космической эволюции идет синтез более тяжелых элементов, по преимуществу построенных по типу 4 q (из гелиевых групп) и выделяющих при этом огромную тепловую энергию.

7.         Дальнейшая эволюция звездных миров, вероятно, может быть связана с ослаблением процесса образования более тяжелых атомов и постепенным распадом этих элементов вплоть до тех же элементов 6—28.

8.         Придавая в химии космоса огромное значение атомам номеров до 28, кратным 4, а именно, помимо двух основных элементов Н и Не,—С, О, Mg, Si, S, Са, Ti, Cr, Fe и Ni, я склонен эти 12 элементов называть основными элементами космоса.

9.         Преобладание основных элементов мироздания не может быть рассматриваемо, как случайное явление, но представляется, как результат статистических соотношений между отдельными атомами в их процессах преобразования.

10.       Относительные количества отдельных атомов в мироздании определяются статистическими законами, очевидно, аналогичными законам радиоактивного равновесия.

11.       Вопрос о том, изменяются ли эти соотношения во времени и имеет ли циклический процесс преобразования атомов определенное поступательное движение не может быть разрешен в настоящее время> но несомненно, что общий ход процессов мироздания должен определяться законом энтропии.

12.       Перераспределение элементов в мироздании подчиняется ряду законностей и в своей основе связано с физическими свойствами ядра атома.

13. Основные проблемы химии космоса при современных наших знаниях не могут быть решены, они могут быть только поставлены.

К содержанию книги: ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМЛИ И КОСМОСА