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, известное усиление и ослабление образования
тех или иных минералов в земной коре на протяжении геологического
времени часто наблюдаются. Очень резко это сказывается в истории
каменного угля.  Причины этих явлений неизвестны".


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 они наткнулись под землей на человека,
сплошь состоящего из сернистого железа! Эта псевдоморфоза вошла в
историю под именем пиритового человека.


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.


В зоне выветривания под действием внешних агентов (воды газов, живых
существ, солнечных лучей) алюмосиликаты разлагаются. Из них выносятся
металлы. В виде конечного продукта остается минерал каолинит,
содержащий кремний, алюминий, водород и воду (сейчас считается, что
вместо воды в каолине находится гидроксильная группа ОН). Вернадский
предположил, что кристаллическую основу алюмосиликатов образует
особая, сложно построенная замкнутая конструкция атомов, содержащая
алюминий-кислородные и кремне-кислородные группы (комплексы). Эту
конструкцию он назвал каолиновым ядром. Замкнутая (кольцевая)
структура ядра обеспечивает ему высокую устойчивость.


Идею каолинового ядра Вернадский разрабатывал, как и многие другие свои
идеи, очень долго. Высказав ее в конце прошлого века, он неоднократно
возвращался к ней, дополняя и уточняя ее. Интересно, что статью 1928
года он заканчивает не общими выводами, как принято, а вопросами
(шесть вопросительных знаков в восьми последних предложениях!). Два
вопроса относятся к самой гипотезе каолинового ядра. Вернадский верил
в нее, но не хотел, чтобы кто-то принимал на веру его выводы. Напротив,
он призывал осмыслить их критически.


Знаменательна последняя фраза статьи: "Эта возможность ставить новые
научные проблемы делает законным введение новых воззрений вместо старой
теории строения алюмосиликатов". Мысль верная. Бесплодны для науки
теории, которые претендуют на полное объяснение природных явлений,
но не открывают исследователю новых горизонтов неведомого.


Между прочим, в более поздней статье (1938) Вернадский высказал мнение,
что кольцевые структуры, подобные каолиновому ядру, имеются и у других
минералов. И вновь в конце статьи вопросы.  Вернадский постоянно,
целеустремленно углублялся в трудную проблему строения земных силикатов
и алюмосиликатов. Он вел в этом случае, как принято говорить, узко
специальные минералогические исследования.


Впрочем, верно ли называть их узко специальными? Углубляясь в тему,
он не ограничивал ею свой умственный горизонт. Узкие исследования
были для него, в конечном счете, ступенями ведущими вверх, к новым
вопросам и поискам, на более высокий уровень познания, открывающий
еще более далекие перспективы.


Характерно начало одной из его "частных" минералогических работ:
"Изучение природных силикатов и алюмосиликатов далеко выводит нас за
пределы минералогии".



ATOM

"Геохимия изучает химические элементы --  т. е. атомы --  земной коры
и насколько возможно земного шара. Она изучает их историю, их
распределение во времени и в пространстве. Она резко отличается от
минералогии, изучающей в том же пространстве и в том же времени лишь
историю соединений атомов --  молекулы и кристаллы".


Нам, современникам атомных реакторов, атом предстает как реальность,
как старый знакомый, как нечто само собой разумеющееся. И нет ничего
особенного в определении Вернадским предмета геохимии. К тому же термин
"геохимия" появился еще в середине прошлого века, когда в 1838 году
швейцарский ученый Шенбейн предложил исследовать химическую природу
вещества Земли, Позже о том же говорил в своих лекциях и работах
Д. И. Менделеев. А в начале нашего века был опубликован классический
труд американского минералога Ф. Кларка, где были обобщены сведения
о химическом составе всей земной коры и ее отдельных частей.
Обычно считается, что с выхода в свет этой работы началась геохимия.


Однако еще раньше, в конце XIX века, Вернадский в своем университетском
курсе минералогии заложил основы этой науки. Рассматривая историю
минералов от их рождения до распада, а затем до следующих синтезов,
Вернадский не мог ограничиться изучением одних лишь химических
соединений (минералов). Он рассматривал их составные части --
химические элементы.


Предмет геохимии был налицо, и разработка основных проблем досгигла
большой полноты и детальности. Не употреблялось только название новой
науки --  геохимия. Ну что же, главное --  сущность науки, а не имя.


Влияние Вернадского явно сказалось на первом курсе лекций по
геохимии, прочитанных А. Е, Ферсманом в Москве (опубликованы в
1914 году в журнале "Природа"). "Кипит лаборатория природы, --  писал
Ферсман, --  в разных уголках ее на тысячи способов идут химические
реакции... Общие законы физики и химии направляют эти реакции, а
тысячи различных деятелей, то едва уловимых, то огромного значения,
влияют на их характер". Задача геохимика --  исследовать эти реакции,
системы химических равновесий и определяющие их природные явления.
Об этом же писал Вернадский в "Истории минералов", а раньше говорил
в своиx лекциях. Почему же тогда сам Вернадский только в 1923 году
четко сформулировал основную задачу геохимии --  изучение истории атомов
земной коры?


Конец прошлого века был трудным периодом для атомной
гипотезы. Привычный для нас атом в то время не существовал
в науке. Более того, пользовались успехом высказывания, вовсе
отрицающие атомы. Например, известный в прошлом веке русский философ
Н. Н. Страхов писал: "Чем подробнее нам рассказывают о расположении
атомов, об их различных силах, о вращательных, колебательных и всяких
других движениях, тем менее мы должны этому верить". "Ни физика,
ни химия не представляют ни одного хотя сколько-нибудь твердого
доказательства в пользу атомов... Оказывается, что атомы ни на что
вполне не годны и ни для чего вполне не нужны". И наконец: "Мы вполне
и со всевозможною ясностью убеждены, что атомы не существуют".


Может показаться: какая ерунда! Ведь это писалось в то время, когда
была давно признана система Менделеева, проведены анализы спектров
химических элементов на Земле и в космосе, доказавшие единство
Вселенной в ее мельчайших проявлениях --  атомах...


Нет, мы совершаем подмену. Удаляясь в прошлое, переносим туда наши
теперешние научные понятия. А ведь атом прошлого века и атом нынешнего
века --  нечто совершенно разное, сходное только по названию. Основатель
классической физики Ньютон счел вероятным, что вещество состоит
из твердых, непроницаемых, подвижных частиц, неделимых ("никакая
сила не может разделить того, что бог создал цельным"). В сущности,
критики атомной гипотезы обрушивались на этот неделимый атом.


В нашем веке непроницаемый и неделимый атом был низвергнут. Но
наука не отказалась от атома. Напротив, он стал центральной
фигурой многих современных наук: новый атом, проницаемый, делимый,
нередко самопроизвольно распадающийся.  Вот об этом атоме и
написал Вернадский. Атом прошлого века не вызывал у Вернадского
"доверия". Такой атом не следовало делать опорой новой науки.


Первые геохимические статьи Вернадского относятся к началу нашего
века. В них приводятся сведения о поведении отдельных химических
элементов или их групп.  Позже, в 1923 году, читая лекции в Париже,
Вернадский обобщил свои прежние геохимические исследования и разработал
целый ряд фундаментальных идей.  Интересна его классификация химических
элементов. Он разделил их по особенностям распространения и поведения
на Земле.


Наиболее крупной, абсолютно преобладающей группой стали циклические
элементы. В число их входят атомы, слагающие живые организмы. На долю
элементов, входящих во все остальные группы, остается всего лишь
три десятых процента от массы земной коры. Казалось бы, ничтожная
часть. Однако значение некоторых редких для Земли элементов может быть
огромным. Так, радиоактивные элементы, непрерывно излучающие энергию,
производят значительную геохимическую работу.


Явление радиоактивности было открыто физиками в конце прошлого
века. Вскоре были сделаны первые попытки использовать радиоактивные
излучения в медицине для уничтожения раковых опухолей. Вернадский
стал одним из первых геологов, оценивших в полной мере значение
радиоактивности для познания жизни земной коры.  В 1909 году, выступив
с докладом в Академии наук, он обратил внимание ученых не только
на необходимость пересмотра некоторых теоретических представлений в
геологии и геохимии, но и развернул план практических мероприятий,
поисков месторождений радиоактивных минералов в России. С необычайной
прозорливостью Вернадский подчеркнул будущее значение радиоактивных
веществ для страны.  Геохимическая роль радиоактивного распада
элементов представлялась Вернадскому исключительно важной прежде
всего как источник энергии, а также как фактор, изменяющий соотношение
химических элементов в земной коре: одни из них разрушаются, другие
накапливаются как продукты распада.


В начале нашего века английский ученый Джон Джоли высказал мысль о
разогреве земных недр в результате непрерывного излучения энергии
радиоактивного распада.  Расчеты показали, что этой энергии вполне
достаточно для полного расплавления земной коры. Казалось бы, вполне
можно ограничиться этой энергией.


Вернадский предположил, что радиоактивная энергия в глубинах
Земли может полностью поглощаться на месте, не расплавляя породы,
а расходуясь на геохимические реакции синтеза минералов, а также на
перемещение вещества земной коры. "Это выяснит будущее. Несомненен,
во всяком случае, самый основной факт, --  факт существования атомной
активной энергии в земной коре..."


Одновременно с общими процессами радиоактивности, столь важными для
познания жизни недр, Вернадский занимался конкретными исследованиями
судеб отдельных радиоактивных минералов, особенностей их распределения
в Земле, переходов в разные формы, выделения гелия при радиоактивном
распаде и его перемещения. Эти работы Вернадского стали основой новой
отрасли знания, особой ветви геохимии --  радиогеологии, изучающей
превращения радиоактивных элементов и минералов, их роль в жизни
земной коры, перемещение, историю, формы накопления.


Радиоактивные элементы преимущественно рассеиваются в природе. Но
существуют природные агенты, способствующие их накоплению. Например,
на Мадагаскаре были обнаружены скопления уранового минерала отенита
в богатых торфом песчаниках. Сюда переносили уран в растворенном
состоянии подземные и поверхностные воды, вымывающие его из
кристаллических пород. Осаждению урана способствовали органические
вещества.


Приводя этот пример, Вернадский подчеркнул его типичность:
"Концентрация урана органическим веществом --  факт исключительный в
его геохимической истории, так как все другие известные нам процессы
способствуют его рассеиванию".


Взгляд натуралиста проникал в глубины вещества, обнаруживал в явлениях
видимого мира скрытые соответствия, вызванные взаимодействием
атомов. Как точно сказал Ферсман, для Вернадского атом был "той
опорной точкой мира, вокруг которой строится и жизнь и вся Вселенная".


Радиоактивные элементы, сила атомной энергии, по мнению Вернадского,
определяют особенности поведения вещества земной коры в глубоких
горизонтах. А на поверхности планеты решающую роль в геохимических
процессах играют живые организмы и энергия Солнца.


Земная кора, каменный покров планеты имеет сравнительно небольшую
мощность --  в среднем около тридцати километров (что это в сравнении
с диаметром Земли --  более двенадцати тысяч километров!). Однако
именно здесь, в земной коре, осуществляются могучие круговороты
вещества, направляемые и движимые с одной стороны (с поверхности
планеты) лучистой энергией Солнца, с другой (из глубин) --  энергией
радиоактивного распада атомов.


Живые существа задерживают часть солнечной энергии, достигающей
поверхности планеты. Земные растения как бы впитывают солнечные лучи,
переводя в процессе фотосинтеза лучистую энергию в энергию синтеза
сложных органических соединений.  Как заметил К. А, Тимирязев, в
сказочной Лапуте осмеянный Свифтом, мудрец пытался извлечь солнечный
луч из огурца, а теперь тем же самым, в сущности, занимаются биологи,
познающие фотосинтез.


Для Вернадского живые организмы предстали в новом свете --  как особая
геохимическая сила. Мыслители прошлого порой сравнивали живые существа
с пленкой, покрывающей земной шар, подобно плесени, обволакивающей
круглый плод.  Подчеркивалась "паразитическая" роль жизни, которая
питается соками великолепного космического плода, называемого Землей.


В действительности роль жизни на Земле иная, утверждал Вернадский.


Некоторая часть химических элементов планеты находится в состоянии
рассеяния.  Для них фактически не имеет значения энергия связи,
молекулярная. На первое место у них выходит атомная энергия (поэтому ее
можно называть в геохимии "энергией элементов в состоянии рассеяния").


Главная масса элементов земной коры относится к циклической группе. Они
концентрируются в виде месторождений полезных ископаемых, мощных
пластов и рудных тел. Значит, существуют какие-то силы, определяющие
накопление химических элементов и противодействующие их рассеиванию.


Одна из главных сил такого рода - живые существа, биос. Изучение
геологической роли жизни столь же важно, как и радиогеохимические
исследования. Необходимо особо выделить область геохимии, связанную с
изучением поведения атомов под воздействием живых существ. Вернадский
назвал открытую им новую область науки биогеохимией.


Еще раз следует оговориться. Вернадский обладал удивительной
способн