Металлы, которые всегда с тобой

Древние мудрецы, не обладая ещё подлинными научными познаниями, силой своёго разума связали происхождение металлов сначала с небесными явлениями, а потом и с планетами. Железо, например, отождествляли с планетой Марс, и, как оказалось сегодня — не случайно. Анализ марсианского грунта, по внешнему виду напоминающего ржавчину, показал, что он и в самом деле состоит из окислов железа. Они-то и придают всей планете зловещий красноватый цвет, побудивший древних назвать её именем кровавого бога войны — Марса.

7 планет и 7 металлов было известно в древности, и вообще число 7 считалось магическим. А если отбросить магию, то следует признать, что древние были правы насчёт космического происхождения металлов. Действительно, атомы металлов, да и вообще всех химических элементов, возникли в недрах звёзд.

Астрономы, поэты и влюблённые, обращая свой взор к звёздам, видели примерно одно и то же. И лишь физики, взглянув на светила своим особым «физическим» взглядом, почище иных фантастов смогли представить таинство рождения звёздных атомов. Начало всему — атом водорода, из которого, по существу, построена Вселенная. Наш мир более чем на 70 % состоит из этого элемента — недаром ему присвоен первый номер. В условиях чудовищных звёздных давлений и температур атомы водорода, сливаясь, образуют атомы более тяжёлых элементов и, в первую очередь гелия — элемента номер два. Синтез гелия — ядерная реакция, знаменитый «термояд» — и есть та печка, от которой пляшут атомы остальных элементов.

В самом конце последовательных ядерных реакций при совершенно невообразимой температуре 4 млрд. градусов рождаются атомы железа. Все имеет свой предел, и цепочка ядерных превращений — тоже. С появлением железа она обрывается. На этом термоядерные ресурсы звезды исчерпаны. Преодолеть железный барьер ей не под силу. Звезда начинает сжиматься. Затем она взрывается, рассеивая вокруг своё вещёство. Астрономы говорят в таких случаях: вспыхнула сверхновая звезда. А это значит — родилось железо.

Теперь с большой долей вероятности мы можем ответить на вопрос: почему железо падает с неба? Последнее время появились весьма обоснованные предположения, что наша Солнечная система образовалась именно в результате взрыва сверхновой звезды. Разлетевшиеся при этом осколки — это астероиды, минипланеты, со множеством из которых часто встречается Земля. Те из них, что сумели пробить броню нашей атмосферы, попадают к нам в виде метеоритов.

Несколько слов о кларках

Да, железо один из самых распространённых элементов, и это не случайно. Поведением атомов, где бы они ни находились, управляет Великий Периодический Закон. Характер же химического элемента, то есть его свойства и распространённость, определены порядковым номером в менделеевской таблице.

Но как узнать, много или мало содержится данного элемента в природе? И чего, например, больше: свинца, известного с незапамятных времён, или незнакомца циркония, производство которого освоили всего лишь несколько десятилетий назад? Для этого нужны средние данные распространённости элементов. Счёт на кристаллы и молекулы, который ведут геологи, не устраивает геохимиков, учитывающих атомы.

Для того чтобы знать распространённость элемента, нужно вычислить среднее значение его содержания, допустим, в земной коре. Это же так очевидно! Увы, очевидное становится таковым далеко не всегда и не сразу. То, что было вполне ясно ещё 100 лет назад главному химику геологической службы США и куратору минералогического собрания Национального музея Франку Уиглсуорту Кларку, совершенно не воспринималось его коллегами.

Кларк затеял очень трудоёмкую, кропотливую и, по мнению многих, бесполезную работу, на которую ушло 40 лет. Есть время собирать материал и время его обобщать. Так вот, Кларк обобщил многочисленные данные о составе различных минералов, которые скрупулёзно до него получили другие исследователи. Четыре десятилетия жизни и горы статистических выкладок. Нужно было обработать результаты более чем 5000 анализов и, наконец, установить, что в составе земной коры преобладают 8 химических элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, кальций, калий и натрий. И вот когда труд Кларка был завершён, стало очевидным уже для всех, что он совершил переворот в геохимии.

В 1923 году наш замечательный учёный, академик Александр Евгеньевич Ферсман предложил в честь Ф. Кларка назвать кларком числовую оценку среднего содержания элемента в земной коре или других природных образованиях. Позднее Ферсман сказал: «Только в самые последние годы выяснилось, что метод, предложенный американским химиком Кларком ещё в 1889 году, не только представляет одно из крупнейших завоеваний в совремённой геохимии, но и проливает свет на взаимоотношения между строением вещёства, с одной стороны, распределением элементов — с другой, и, наконец, с общим характером химических процессов во всем космосе, с третьей».