Занимательная геохимия. Химия земли - Александр Евгеньевич Ферсман

определенных расстояниях один от другого, образуя как бы решетки и сетки[62]. Из кристаллов и построена вся верхняя пленка земной коры, так же как и подавляющая часть окружающего нас мира.

Кристалл и его законы определяют распространение элементов, которые могут часто заменять друг друга в этих постройках: появляется возможность одним из них странствовать внутри кристалла, другим связываться вместе электрическими силами сказочной мощности, создавая прочность кристалла, его механическую выносливость, его способность бороться против всех враждебных ему сил мироздания.

Там, в глубинах космических тел, беспорядочный хаос атомов; здесь, на Земле, нет больше этого хаоса, есть бесконечный ряд точек и сеток, расположенных столь же правильно, как клетки паркета на полу, как лампы в большом зале.

Так подошли мы к земной поверхности. Здесь недра Земли перестают влиять на жизнь атомов и уступают свое влияние Солнцу и излучениям космоса; и под влиянием новых видов энергии атом снова начинает свои странствования на земной поверхности согласно законам физической химии и кристаллохимии.

Полвека тому назад в Петербургском университете в своих блестящих лекциях В. В. Докучаев развивал идеи о законах образования почв на земной поверхности. Он говорил, что климат, растения и животные обусловливают образование отдельных почвенных зон, а вместе с тем и различное распределение атомов вещества в почвенном покрове. Таким образом, почвенный покров в его обобщениях воскресал как новый, своеобразный мир атомов.

Докучаев любил повторять: «Почвы — это четвертое царство природы».

Законам этого мира В. В. Докучаев подчинял не только плодородие почвы, но и жизнь человека.

Но именно здесь, на этой тонкой пленке земной поверхности поведение атомов необычайно усложнилось. Простые и ясные схемы спокойного роста кристаллов в глубинах оказались здесь недостаточными.

Сложный географический ландшафт подчинил себе сами атомы, а частные смены климата, времен года, дня и ночи и жизненных процессов — все это стало налагать свои отпечатки и требовать новых форм равновесия и новых условий устойчивости.

В глубинах Земли — спокойствие, спокойный ход пространственного распределения кристаллов; а на поверхности — бурное царство изменчивых, противоречивых влияний, борьба сил, смена температур и господство процессов уничтожения. Здесь вместо наших точных кристаллических построек приобретают преобладающее значение их обломки как новая динамическая система. Эти обломки мы называем коллоидами.

Возникает противоречие между миром порядка в глубинах и хаотическим миром студнеобразных коллоидов на поверхности. В быстро меняющейся обстановке окружающей нас природы химические реакции не могут идти так спокойно и планомерно, как в глубинах. Только что начатая постройка кристалла вдруг распадается, заменяется новой. Иногда обломки кристаллов сливаются вместе, и из этих крупных частиц, построенных иногда из сотен и тысяч атомов, вырастает новая форма вещества, неустойчивая система коллоида, того студня и клея, который мы так хорошо знаем в органическом мире.

Но не только эта сила разрушения характеризует систему минералов земной поверхности, в ней заложены громадные активные силы, в ней содержится большая энергия, чем в мертвой, устойчивой системе кристаллов.

В окружающих нас глинах, различного рода бурых железных, марганцевых потеках, во всем многообразии различных атомных сочетаний железа, алюминия, марганца, в шарах и стяжениях фосфорных соединений — всюду вступают в действие новые силы, вызванные соприкосновением различных сред между собой, всюду проявляются эти новые силы хаоса, где наравне с гибелью идет постройка, где возникают новые закономерности, которые определяют природу почв, облегчая странствования отдельных металлов, вызывая их взаимный обмен в почвенном покрове.

Так постепенно подходим мы к последнему этапу истории атома — к процессам жизни. Коллоид уже подготовил почву для создания новой системы: в нем, в этом сложном сцеплении целеустремленных молекул, с заложенными в них громадными поверхностными силами, создаются зародыши нового вещества. Это живая клетка.

Здесь, в своеобразной и гибкой постройке, где атомы то связаны, то свободны, родилась жизнь как естественное развитие, как логическое завершение все усложнявшейся системы атомов. Эта жизнь, проходя по сложным путям эволюции, лишь продолжала те картины, которые мы нарисовали выше. Подчиняясь новой форме группировки, она начала усложнять атомную постройку и сделалась господствующим явлением на земной поверхности, начиная с мельчайшего одноклеточного организма и кончая человеком.

Мы ничего не можем вычеркнуть из окружающей нас обстановки. Жизнь вместе с мертвой природой, воздухом и водой слилась в единое целое, создала окружающие нас многочисленные географические ландшафты. Это высшая форма системы атомов, сложившаяся в результате законов эволюции и развития организма. Появился мыслящий человек, сумевший познать те могущественные законы, которые заложены в основу этой новой, еще более неустойчивой, но и еще более могучей, активной системы.

Размытые осадочные породы причудливых форм. Новая Зеландия

Так по истории странствования атома мы видим, как постепенно усложнялась его судьба.

Вначале это был электрически заряженный свободный протон, далее образовались ядра атомов.

Потом началось усложнение, и, по мере перехода к более холодной системе космоса, к атому вернулась его электронная оболочка. Постепенно в закономерной и жесткой геометрической форме сливались эти атомы в то, что мы назвали химическим соединением.

Кристалл был формой выражения этих законов, формой наибольшего порядка, наибольшей гармонии, наименьших запасов энергии и потому наиболее мертвой формой вещества, лишенной свободной силы. Но тут же началось осложнение, родилась коллоидальная система атомов, молекул.

Создалась живая клетка; сложные молекулы стали строиться из сотен и тысяч отдельных атомов; и как высшая форма еще не разгаданной химической системы появились белковые вещества, создавшие все многообразие, всю сложность и загадочность окружающего нас органического мира.

Но в истории нашей природы атом всегда мечется в поисках новых форм. Мы не можем еще сказать, нет ли новых, других форм равновесия, более устойчивых, чем кристалл, или более активно заряженных энергией, чем живое вещество. Все наши представления об окружающей нас природе наталкиваются на недостаточность наших знаний новых путей атома, и никто не решится сказать, что мы уже постигли все пути его странствований и что человек уже овладел теми могучими силами, которые он мог бы развязать в атомном клубке[63].

Атомы в воздушной стихии

Что такое воздух? Как мало мы себе представляем воздух, как мало мы даже интересуемся этим вопросом! Мы привыкли, что воздух нас окружает, и, как здоровье, начинаем ценить его только тогда, когда теряем его, когда попадаем в условия, где воздуха не хватает.

Мы знаем, как трудно дышится на больших высотах, как у некоторых уже на высоте трех километров появляется горная болезнь, начинается слабость; мы знаем, как страдают летчики, когда они поднимаются на самолетах выше пяти километров; на высоте восьми и десяти километров воздуха