Понадобилось немало времени, чтобы эти неуклюжие по двойственности смысла слова обратились в термины, обозначающие новые понятия.
Затем в мае 1922 года Вернадский выступил в Академии наук с докладом «Химические элементы и механизм земной коры», в котором снова говорил об огромном значении рассеяния элементов. Нахождение элементов в состоянии рассеяния Вернадский объяснил существованием атомов, не объединенных в молекулы и не связанных с атомами других элементов.
– Элементы, находящиеся в таком состоянии, должны обладать другими свойствами, чем совокупности их атомов, а тем более молекул, – говорил он. – К таким состояниям химических элементов неприменимы наши обычные представления о газообразном, жидком или твердом состоянии материи. Нельзя на отдельный атом переносить законности, выведенные из изучения их совокупностей. Атомы обладают такой подвижностью, какой не обладают их совокупности: они рассеиваются и могут не удерживаться массами вещества, состоящими из молекул и их совокупностей.
Отмечая тогда вряд ли случайный факт, что вообще свойство рассеяния характерно для элементов с нечетными атомными числами, Вернадский приходит к чрезвычайно интересному выводу:
– Проявление такой способности атомов должно быть очень резко выражено во всех тех явлениях космической и, в частности, планетной химии, где в долгие промежутки времени накапливаются медленные и ничтожные процессы. Ими, может быть, обусловливается и наблюдаемое в составе земной коры и метеоритов преобладание элементов с четными атомными числами.
Такое преобладание элементов с четными атомными числами в земной коре и в метеоритах Вернадский объясняет тем, что «большая часть атомов с нечетными атомными числами уйдет из них в окружающее пространство».
На годовом собрании академии вопросы рассеяния элементов Вернадский поставил с особой значительностью и силой, выясняя источник энергии, поддерживающий и направляющий механизм земной коры и, может быть, даже механизм планеты, или, по более точному определению ученого, организованность планеты.
В своих прежних геохимических и биогеохимических работах Вернадский останавливался главным образом на лучистой энергии Солнца, которую он называл геохимической энергией жизни. Углубляясь в изучение живых организмов, он пришел к убеждению, что в них и в круговорот элементов входит и другая форма энергии, совершенно иная, чем лучистая энергия Солнца, именно энергия атомная. Признавая несомненным, что источником атомной энергии является распад элементов, Вернадский делает предположение, что атомная энергия связана вообще с рассеянием химических элементов в земном веществе.
В основу своей гипотезы Вернадский кладет целый ряд научно установленных и чрезвычайно интересных фактов.
Какой бы объем земного вещества мы ни взяли, мы видим, что земное вещество, помимо всех известных химических соединений, проникнуто всегда огромным количеством атомов, не подчиняющихся молекулярным группировкам. Возможно, что часть этих атомов будет позже сведена к молекулярным группировкам, часть окажется входящей в кристаллы, в изоморфные смеси, но многочисленны и случаи, когда эти элементы, несомненно, находятся в виде отдельных атомов. Это может считаться доказанным для большинства нахождений радиоактивных элементов, для йода, для благородных газов.
Обобщая это явление, Вернадский допускал, что оно будет верным для всех элементов.
– По-видимому, такие рассеяния имеют пределы, различные для каждого элемента. Но едва ли есть объем земной материи, в котором мы не нашли бы нескольких десятков химических элементов.
Существование таких элементов проявляется в наших анализах нахождением их следов, обычно близких к границам точности анализа. Можно говорить, конечно, о таком же состоянии и в больших количествах, например для аргона, для йода.
В изучении этих следов, этих рассеяний Вернадский видел одну из основных задач геохимии.
Рассматривая анализы воздуха, воды, твердого земного вещества, геохимия везде находит следы рассеяния.
Для того чтобы показать, что такое рассеяние, Вернадский берет самый редкий в воздухе газ – ксенон. Количество его в воздухе по весу всего четыре стотысячных процента воздуха. Но это значит, что в одном кубическом сантиметре воздуха находится около миллиарда атомов ксенона.
В морской воде рассеяны 40-50 разных элементов. Они могут быть найдены в каждой ее капле. Так, в морской воде есть марганец в количестве десятимиллионной доли процента. Это число кажется ничтожным. Однако оно производит в биосфере огромный эффект: именно эти «следы» создают с помощью геохимической энергии жизни такие отложения марганцевых руд, какими являются, например, руды Закавказья – в Чиатури. В них содержатся миллионы тонн металла. То же рассеяние будет и в твердой земной породе и в каждом твердом минерале. В одном кубическом сантиметре кальцита находятся сотни триллионов атомов йода. В каждой извести, выделенной из любого минерала, представляющейся нам химически чистой, содержится в одном кубическом сантиметре кальцита квадрильоны и десятки квадрильонов атомов марганца.
С точки зрения обычного анализа эти тела кажутся нам химически чистыми и однородными. В природе их нет. Самый чистый кальцит, или горный хрусталь, всегда проникнут рассеянными атомами. И атомов этих в нем миллионы миллионов.
Для понимания геохимических процессов это явление имеет большое значение. Есть элементы, для которых подавляющее количество их атомов находится в таком состоянии рассеяния. Это прежде всего элементы рассеяния – литий, йод, бром, галлий, индий, скандий, иттрий, цезий и рубидий, а затем, конечно, радиоактивные элементы. Сюда же Вернадский относит циклические элементы и элементы редких земель. Значительная часть их атомов находится также в состоянии рассеяния. Но рассеянное состояние для них не является столь характерным, как для тория, урана или радия. Для радия соединения вообще неизвестны, и все его атомы находятся в состоянии рассеяния. Большая часть атомов тория, урана и рубидия находится в том же состоянии.
Таким образом, в земном веществе, помимо соединений, находится огромное, невообразимое количество атомов, причем некоторые из них могут находиться в распаде и выделять при этом тепловую энергию.
Количество таких могущих распадаться атомов, конечно, меньше того, которое наблюдается в форме молекул или дает кристаллы. Оно, по-видимому, близко к десяткам квинтильонов в кубическом сантиметре.
Кажется невероятным, чтобы такое количество атомов могло разместиться в одном кубическом сантиметре, заполненном до конца газом или химическим соединением. Они должны найти место в заполненном до предела атомными системами пространстве. Это, вероятно, определяет их количество. Но это же указывает, что они должны находиться в особом состоянии.
Пытаясь представить себе это состояние, понять его, Вернадский напоминает о поразительной и странной, но вполне допустимой для наших современных атомных представлений картине материи некоторых звезд, например спутника Сириуса. Материя эта чрезвычайно тяжелая. Один кубический сантиметр воды весит один грамм. Масса, сосредоточенная в одном кубическом сантиметре самого тяжелого земного вещества – иридия, в 22 раза тяжелее воды. В спутнике же Сириуса масса кубического сантиметра в среднем в 53 тысячи раз тяжелее воды.
Представить себе такую массу можно, допустив изменение атомов, ее составляющих. Если атомы потеряют все электроны и будут состоять только из ядер, они могут дать вещества, кубический сантиметр которых будет в десятки тысяч раз тяжелее кубического сантиметра воды. Они могут и не потерять электроны, но электроны приблизятся к протону.
– Не видим ли мы в атомах рассеяния земной материи состояния, аналогичные открытым новым их проявлениям в космосе? – говорил Вернадский, заключая свой доклад.