Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие
Шрифт:
Как будто в царстве минералов должна сохраняться одна и та же обстановка на протяжении всей геологической истории. Однако в действительности это царство время от времени испытывает необычайные изменения. Бывали эпохи, когда на Земле скапливались огромные массы льда, позднее исчезавшие (и мы живем в одну из ледниковых эпох!). Оловянный камень — каситерит — в наибольших количествах накапливался в древнейшей архейской эре и сравнительно недавно, в третичный период. Для меди характерно по крайней мере четыре подобных волны. «Едва ли мы наблюдаем полную синхроничность этих явлений во всех местностях, но, несомненно,
Обратим внимание на последнюю фразу. Вернадский знал гипотезы о резких изменениях климата на планете, о периодических космических влияниях, менявших обычное течение химических реакций на Земле. И все-таки счел нужным подчеркнуть незнание. Почему?
Обычно ученый стремится дать не только описание, но и наиболее полное объяснение явлению. И тут он часто незаметно для себя начинает верить в точность и верность не только своих описаний, но и объяснений. Ему кажется, что дело сделано, надо только уточнить некоторые детали. Проблема решена!
Если такое мнение утвердится, молодые ученые будут проходить мимо будто бы решенной проблемы. Лишь много позже кто-то сумеет обнаружить ошибку и откроет неведомое в привычном.
Вернадский хотел нацелить исследователей на проблему, которую считал важной и недостаточно разработанной. В наши дни выяснилось, что он был совершенно прав.
Сейчас мы не станем прослеживать судьбу некоторых научных предсказаний Вернадского. Об этом речь пойдет позже. Вернемся к минералогии.
Вернадский построил свою «Историю минералов земной коры» так, что введение, занимающее немалую часть книги, посвящено теории минералогии (хотя и в описаниях отдельных минеральных групп теоретические вопросы рассматриваются постоянно). В современных курсах минералогии обычно сохраняется подобное разделение.
Рассматривая минералы в их связи с окружающей средой, Вернадский вынужден был охватить многие миллионы лет геологической истории и обширнейшие области планеты, геологические оболочки — атмосферу, гидросферу, земную кору. Он особо выделил коллоидальные системы. До него минералоги не обращали внимания на геологическую роль коллоидов. Иногда упоминали о них в связи с деятельностью организмов.
В области жизни коллоидов много — особенно в воде. И сами живые существа можно считать разновидностью коллоидов. Подобно организмам, коллоиды смертны, «имеют на Земле очень временное существование; они неизбежно должны перейти в кристаллические тела».
И вновь Вернадский подчеркивает: «Эта область явлений еще мало охвачена теорией, а эмпирический материал минералогии не сведен и не обработан».
Замечательное качество: в густом лесу геологических проблем распознавать пути, ведущие далеко вперед, забытые или не увиденные другими.
Говоря о коллоидах, Вернадский отмечал у них как бы две формы существования: близ земной поверхности, где находятся живые организмы, и глубже — в земной коре. Здесь они часто образуют псевдоморфозы, то есть заполняют формы, свойственные другим минералам или телам.
Псевдоморфозы разнообразны.
Некогда в шахте погиб рудокоп. Каково же было изумление шахтеров, когда шестьдесят лет спустя
Нередки псевдоморфозы древних деревьев. Эти деревья жили, шумели листвой десятки миллионов лет назад. В твердом коллоиде опале, заменившем с годами древесину, сохраняется даже микроскопическое клеточное строение.
Псевдоморфозы редко имеют практическое значение. Но для науки они очень ценны. По ним можно восстановить проходившие когда-то под землей химические реакции. А еще, как особо отметил Вернадский, псевдоморфозы указывают на иные, чем ныне, природные условия, существовавшие в той или иной местности.
Отдаленно напоминает псевдоморфоз другое интересное явление — изоморфизм. На него обратили внимание еще в начале прошлого века: многие одинаковые по форме минералы (изоморфные) могут различаться по своему химическому составу. Позже было высказано предположение: изоморфизм — это образование твердых растворов. В кристаллах, как и в жидкостях, одни атомы могут смешиваться с другими, но не при свободном перемещении, а в точках пересечения невидимых линий кристаллических решеток. Подобные твердые смеси элементов широко распространены в природе. Они придают характерные черты одним и тем же минералам, находящимся в разных месторождениях: примеси обычно отличаются между собой. Так, вода каждого моря имеет индивидуальный химический состав. Хотя в общем воды всемирного океана более или менее однородны.
Вернадский выстроил изоморфные ряды химических элементов, способных давать «кристаллические растворы». Еще в 1909 году, когда идея «кристаллических растворов» не пользовалась популярностью среди натуралистов, Вернадский перенес ее из химии в геологию.
Как растение, приспособившееся к новой среде, идея, перейдя из одной науки в другую, приобретает новую форму. В химии особенности изоморфных рядов определялись в зависимости от типов химических соединений. В геологии для природных изоморфных рядов на первое место выходят внешние условия: температура, давление, силы молекулярные и электрические. Для земной коры характерны именно твердые растворы, потому что химически чистые вещества здесь образуются чрезвычайно редко.
Изоморфизм и парагенезис минералов помогают геологу понять условия образования месторождений полезных ископаемых, особенности жизни земной коры. Вернадский, можно сказать, сквозь кристаллы и лабораторные реактивы видел всю Землю. В минералогии он занимался не только общими проблемами. Наиболее знамениты его исследования соединений кремния — самых распространенных минералов на Земле. По подсчетам Вернадского, земная кора (до глубины 16 киломегров) на восемьдесят пять процентов состоит из силикатов.
Один из известнейших минералов, входящий в состав многих горных пород, — кварц — окись кремния. На основе окисла кремния, как считалось, образуются разнообразные минералы, и в числе их большая группа, содержащая алюминий.
Вернадский разработал оригинальную теорию строения этих соединений. В ее основе — идея существования сложных алюминиево-кремниевых кислот. В них водород может замещаться металлами. Соли этих кислот получили название алюмосиликатов. Так могут образоваться очень сложные по составу минералы.