О ЛУНЕ, РТУТИ и ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ

ЮТ 1982 №12

Немудреная уловка Стахеева сработала безотказно. На его вопрос - с чем у меня в первую очередь ассоциируется слово "ртуть" - я, как заранее предположил Юрий Иванович, честно ответил: с "градусником". Это всегда бывает обидно, когда тебя ловят на стереотипности мышления. Конечно, если напрячь память, можно было припомнить ртутные люминесцентные лампы, что "жидкое серебро" было одним из излюбленных веществ у алхимиков, что ртуть - это металл, который знали еще в доисторические времена... И все-таки градусник.

Почему я начал с этого обыденного вроде бы факта? Потому что в тысячелетнюю историю ртути советскими учеными недавно вписана совершенно новая, удивительная по оригинальности страница. И еще - речь как раз пойдет о нестереотипном мышлении, которое сочетает необычные ассоциации и стройную логику исследования, настойчивость и терпение на пути к цели. Может быть, поэтому история эта, рассказанная старшим научным сотрудником лаборатории космической химии Института геохимии и аналитической химии АН СССР, подобна своеобразному научному детективу.

Началась она несколько лет назад, когда автоматическая станция "Луна-13" доставила на Землю пробы лунного грунта. Ученым предстояло уточнить строение лунной коры - хотя бы той ее части, до которой дотянулся пробоотборник. А первым делом надо было расположить пробы в том же порядке, в котором станция их брала. До этого все пробы оставались, так сказать, анонимными - все они были упакованы в одном контейнере вперемешку.

Так лунные породы оказались в лаборатории космической химии. Чтобы узнать, с какой глубины взята та или иная проба, надо было найти отличия в их химическом составе. Спектральные исследования показали, что на Луне есть практически все те же элементы, что и на Земле, - молибден, свинец, железо, ртуть... Ртуть заинтересовала ученых более всего. Она, по замыслу исследователей, могла послужить самым надежным ориентиром в их работе. Идея заключалась в следующем. Температура на поверхности Луны за сутки очень сильно изменяется. Ночью там холодно - минус 150°. А днем - плюс 150° С. А ртуть - вещество жидкое, летучее. Днем ртуть, содержащаяся в верхних слоях, активно испаряется. Более глубокие слои нагреваются меньше, следовательно, ртути в них должно сохраниться больше. Вот эти различия и надо было уловить с помощью специально созданного для этого прибора.

Прибор в этой истории играет особую роль, поэтому остановимся на нем подробнее. Во-первых, его пришлось придумывать. Существовали, правда, приборы для санитарного контроля атмосферы, но их чувствительность, по данным спектральных исследований Луны, оказывалась примерно в тысячу раз ниже, чем нужно было для определения концентрации ртути в лунном грунте. А другие устройства, более чувствительные, связаны с радиоактивностью и не могут долго работать в непрерывном режиме.

Главную часть нового прибора приобрели... в магазине бытовой электротехники. Это портативный косметический приборчик для искусственного загара "Фотон" в котором установлена ртутная лампа, дающая ультрафиолетовый свет. Пары ртути, как известно, светятся в ультрафиолете. Причем интенсивность свечения пропорциональна концентрации ртути. Взяли лампу "Фотона", выточили металлический цилиндр с Двумя отверстиями под углом в 90°. С одного конца в такой цилиндр светит лампа, с противоположного - смотрит фотоэлемент. Если через цилиндр прокачивать воздух, содержащий пары ртути, фотоэлемент "увидит" свечение и преобразует его в электрический ток. Чем сильнее свечение, тем сильнее ток. Но это только схема прибора. Самым же трудным в реальном приборе оказалось найти подходящее затемнение. Лучи лампы многократно отражаются от внутренних стенок цилиндра и попадают на фотоэлемент. А свечение паров так слабо, что даже тысячекратно отраженный луч может оказаться сильнее. Чем только не коптили внутренность цилиндра - свечкой, газом, углем... Наконец нашли самое черное покрытие для ультрафиолетовых лучей. Его дала копоть от бересты. Прибор заработал с невиданной доселе чувствительностью.

Результаты первых же замеров вдруг показали, что ртути в лунном грунте почти вдвое меньше, чем предполагали. Решили перепроверить эти результаты. Теперь ртути стало... больше. Еще серия проверочных опытов, буквально час спустя. Концентрация ртути возрастает... В чем дело? Неисправный прибор? Его заново откалибровали, выверили... Увы, новые эксперименты дали ту же самую картину. Получалось, что сначала ртуть из грунта куда-то пропадала, а затем потихоньку возвращалась.

Почему исчезает ртуть? Образцы для экспериментов дробили на воздухе. Может быть, именно тогда ртуть и испаряется? Но ведь грунт при этом совершенно не нагревали, не было тут никакой имитации лунного дня и ночи. И все-таки решили проверить. Очередную порцию грунта дробить не стали, а, изолировав от атмосферы, растворили в кислоте. Все стало на свои места - эксперимент доказал, что под прессом как раз и теряется почти половина ртути. Но чем это объяснить? Выдвинули такую гипотезу. Разрушению образца под прессом предшествуют микросдвиги в породе. Ртуть внутри куска породы располагается на гранях зерен-кристаллов, составляющих этот кусок. Теперь воспользуемся далекой, но, как считают исследователи, довольно точной аналогией. Представьте бутерброд с маслом, накрытый еще одним куском хлеба. Если один кусок сдвинуть относительно другого, масло выдавится наружу. Примерно так может происходить и с ртутью. Она обнажается при разрушении породы и начинает интенсивно испаряться.

Теперь надо было как-то ответить и на второй вопрос: откуда ртуть потом берется? Тут вспомнили так называемый "ртутный парадокс". В метеоритах много раз обнаруживалось огромное, в тысячи раз большее, чем в земных породах, содержание ртути. Причем заметили: чем дольше пролежал метеорит в музейной коллекции, тем ртути в нем оказывалось больше. Образцы лунного грунта, когда их извлекали из-под герметичного стеклянного колпака, тоже некоторое время до проверочного эксперимента находились на открытом воздухе. Родилась идея - что, если сравнить скорость накопления ртути метеоритами, пролежавшими точно известное время в музее, и лунным грунтом? Оказалось, скорости приблизительно совпадают!

Итак, получен ответ и на второй вопрос. Образцы лунной породы, словно губка, впитывают ртуть из земной атмосферы. Но, как всегда бывает в научном поиске, решили одну загадку - возникают новые. Откуда в земной атмосфере много ртути? Почему не накапливают ее земные породы? Как попадает ртуть в атмосферу?

Сотрудники лаборатории космической химии отправились в долгие, далекие, но вполне земные экспедиции, вооруженные своим прибором. Результатом их стало новое представление о роли ртути в земных процессах.

Мы еще в школе узнаем о круговороте в природе воды, углерода, азота... Теперь этот перечень дополнила ртуть. Причем без знания закономерностей круговорота ртути, как стало ясно, нельзя составить полную картину сложных геохимических, биологических, физических процессов, происходящих в биосфере. В ходе экспедиций ученые выяснили, что из глубин планеты ртуть поднимается сквозь горные породы вместе с так называемым газовым дыханием земли. Попавшая в атмосферу ртуть вымывается затем дождями, чтобы вновь очутиться в земле.

Измерения, сделанные в экспедициях, принесли и новые загадки. Когда начались замеры, вначале концентрация ртути в воздухе росла. Так длилось примерно с неделю. Затем концентрация начала снижаться. А еще через неделю она вновь стала нарастать. Как возникает эта двухнедельная периодичность? Ученые предположили, что в этом виновата... Луна. Она поднимает метровые волны океанских приливов, заставляет подниматься и опускаться земную кору как раз с той же периодичностью. В глубине земли при этом возникают напряжения, трещины. Ртуть в это время наиболее интенсивно испаряется из недр.

Обдумывая этот факт, исследователи вспомнили и загадку с прессом, который "крал" ртуть из лунного грунта. По сути дела, и в том и в другом случае причина интенсивного испарения ртути была одинакова... Но ведь и при землетрясениях, как выяснили к тому времени геофизики, возникают точно такие же условия! Незадолго до катастрофы под землей усиливаются напряжения, возрастает количество трещин в горных породах. Значит, перед землетрясением вблизи его очага, должна возрастать и концентрация ртути!..

Прибор повезли в районы высокой сейсмичности. Исследования провели в Туркмении, Таджикистане, Киргизии. Крупных землетрясений в этих районах тогда не случилось. Но небольших подземных ударов происходило много. И прибор сразу же зарекомендовал себя весьма надежным прогнозистом. За четверо-пятеро суток до землетрясения прибор предсказывал: будет толчок! В семи случаях из десяти предсказания оказывались верными. И теперь ученые работают над тем, чтобы увеличить надежность необычного прогнозиста.

А. ФИН