Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - Анья Рёйне

Мертвое море – странное место.

В северной части озера с момента постройки курортных отелей уровень опустился на несколько метров. Теперь туристов возят к берегу в маленьких автобусах. Дорогу между отелями приходится постоянно ремонтировать, потому что дождевая вода льется по тому, что раньше было дном, смывая соль и образуя полости, которые оставляют на поверхности зияющие кратеры.

Постояльцам отелей, расположенных в южной части, от бассейнов до пляжей приходится ходить вверх по лестнице. Там постоянно идут строительные работы. Из-за соли, которая остается в испарительных бассейнах, когда все ценные минералы уже извлекли, в год морское дно поднимается на 17,8 сантиметра[235]. Вода больше не течет с севера на юг. Ее перекачивают.

По-моему, просто сердце кровью обливается, когда смотришь на ядовитое, мертвое море: скудную растительность и мусор по берегам медленно окутывает толстый слой соли. С другой стороны, в зрелище есть нечто величественное. Люди взяли под контроль целую экосистему, все море целиком, и используют для производства самого необходимого – пищи, дающей нам строительные кирпичики для жизни. Без минеральных удобрений сегодня на Земле не жили бы столько людей. Всё очень просто. Без демографического взрыва, наблюдаемого в мире в последние годы, возможно, у нас не было бы тех технологий и исследований, что есть у нас сегодня. Я бы никогда не поехала в Израиль и не познакомилась с учеными со всего мира. Калий из Мертвого моря или канадского рудника никогда не прошел бы сквозь отверстия в моем зрительном мире, чтобы представить передо мной картину израильской пустыни. Вероятно, меня бы даже не было на свете.

Наша цивилизация строится на пластике, бетоне и металлах. Ежедневно мы дробим кусочки земной коры, чтобы произвести все необходимое для поддержания жизнедеятельности. И вся эта деятельность зиждется на доступе к ресурсу, не являющемуся химическим элементом, но образующему фундамент того, что мы вообще зовем цивилизацией, – это энергия.

Без энергии ничего не происходит.

Отсутствие энергии приведет к тому, что мир остынет и остановится.

Свет экрана компьютера, на который я смотрю, электрические сигналы, идущие от клавиатуры, на которой я набираю текст, в печатную плату из пластмассы, кремния и металлов (благодаря этим процессам я пишу эту книгу), – всем этим движет химическая энергия литиевой батареи. Чуть ранее я зарядила батарею, подключив ее к розетке. Мой дом подсоединен к медным проводам, тянущимся через всю нашу страну, – они идут до самой электростанции, расположенной в конце длинного трубопровода возле осушенного русла реки. Вода, когда-то падавшая со склона горы, теперь идет через турбину. Движение турбины передается электронам в медном проводе – они перемещаются и подталкивают друг друга до самой моей батареи.

Итак, мой компьютер работает благодаря воде. Но в действительности все дело в Солнце. Солнце освещает океаны, и поэтому вода испаряется и поднимается в атмосферу. Затем в виде дождя она выпадает поблизости от водохранилища электростанции. Энергия Солнца передалась молекулам воды, а когда вода протекла сквозь турбину, солнечная энергия превратилась в электрическую – с ее помощью в данный момент я и пишу эти слова.

Когда я пишу и шевелю для этого пальцами, перевожу взгляд, чтобы увидеть возникающие на экране буквы, и думаю, какое слово написать следующим, я тоже пользуюсь этой энергией. При выполнении всех задач мое тело движимо энергией, высвобожденной в клетках моего тела из пищи, которую я съела.

Я движима энергией из пищи, но на самом деле – тоже энергией Солнца. Каждая из химических связей, разрушаемых в клетках, содержит каплю солнечной энергии. С помощью фотосинтеза растения улавливают ту солнечную энергию, которую остальные живые существа на Земле используют как топливо. Без фотосинтеза солнечный свет нагревал бы Землю, испарял воду, запускал движение ветра, а в итоге отправлялся обратно во Вселенную.

В отличие от других живущих на Земле существ люди не ограничиваются высвобождением энергии от фотосинтеза в собственных телах. Костер из потрескивающих сухих дров согреет замерзшие руки. Если поджарить на костре пищу, на ее переваривание понадобится меньше энергии. Пользуясь содержащейся в дровах солнечной энергией для производства железа, люди создали мощные инструменты, благодаря которым труд стал эффективнее, а урожай – обильнее. Излишки пищи, которыми не питалось растущее население, также стали использовать как корм для скота. Таким образом, содержащаяся в траве и зерне энергия солнца преобразовалась в мышечную силу быков и лошадей: у людей появилась возможность делать больше – и добывать больше ресурсов. А когда и скота стало не хватать, содержащаяся в зерне солнечная энергия стала пищей для рабов – и превратилась в стены и дворцы[236].

Не вся солнечная энергия, улавливаемая растениями, высвобождается в пищевой цепи. Живые растения, животные и грибы в лесах и почве содержат много энергии. Когда мертвые организмы не разлагаются, а скапливаются в постоянно растущем слое почвы, в болотах и на дне озер и океанов, на земной поверхности растет запас солнечной энергии.

По мере того как на Земле появлялось все больше людей и каждый человек тратил все больше энергии на создание инструментов и постройку домов и дорог, мы начали терять энергетический запас быстрее, чем он пополнялся. Когда население Земли в начале прошлого века перешагнуло отметку в полтора миллиарда, накопленная солнечная энергия в живой земной поверхности сократилась на треть по сравнению с тем временем, когда жил Иисус. Сегодня осталась примерно половина. Запасы сокращаются и потому, что люди тратят энергию фотосинтеза на пищу, древесину и топливо, и потому, что из-за нашей деятельности растениям не удается собрать столько солнечной энергии, сколько раньше, – например из-за эрозии и вырубки леса[237].