Путешествие в прошлое

Ничем не примечательный внешний вид урана легко объясним: процесс радиоактивного распада происходит в нем чрезвычайно медленно — в миллионы раз медленнее, чем у радия.

В чём же заключается этот процесс?

Ядра атомов урана, имеющие очень сложное строение, обладают способностью как бы самопроизвольно взрываться. При этом из них с огромной скоростью, в 20–25 тысяч километров в секунду, выбрасываются ядра другого элемента — лёгкого газа гелия, а также мельчайшие частицы электричества — электроны. Кроме того, испускается невидимое излучение, подобное рентгеновским лучам. Оно получило название гамма-лучей.

В любом количестве урана число атомов, взрывающихся каждое данное мгновение, сравнительно очень невелико. Поэтому так медленно и незаметно идет в нем процесс радиоактивного распада. В образовавшихся осколках продолжают действовать внутренние силы: они испытывают ряд новых радиоактивных распадов. Одним из продуктов длинной цепи их превращений и является светящееся вещество — радий. Весь процесс длится чрезвычайно долго — тысячи миллионов лет — и заканчивается образованием устойчивого элемента — свинца. Газ гелий, которым наполняли дирижабли, и всем известный мягкий металл свинец — таковы конечные продукты радиоактивного распада урана.

Никакие природные внешние условия не в состоянии ускорить или замедлить процесс распада урана. Находится ли уран в холодном камне горной вершины или в жидкой лаве вулкана, — скорость его распада не изменяется. Учёные подсчитали, что через каждые 100 миллионов лет от килограмма урана остается только 985 граммов, и, кроме того, образуется 13 граммов свинца и 2 грамма гелия.

И нам сразу становится ясным, какими замечательными природными «часами» может служить уран.

Мы приносим в лабораторию кусок горной породы, содержащей уран, и с помощью точного химического анализа определяем, сколько в нем имеется урана и сколько уранового свинца.

Затем подсчитываем, сколько времени потребовалось для того, чтобы накопилось такое количество свинца, то есть мы узнаем абсолютный возраст горной породы в миллионах лет. Некоторые горные породы способны удерживать в себе без потерь газ гелий. Хорошо удерживает его, например, мелкозернистый базальт. Возраст такой породы можно подсчитать, зная количество накопившегося в ней гелия.

Геологическими часами могут служить и другие медленно распадающиеся радиоактивные элементы — например, радиоактивный калий. Период полураспада этого элемента длится 1 миллиард 310 миллионов лет. Конечным продуктом его распада является газ аргон, который хорошо удерживается в кристаллических горных породах. С помощью «свинцового», «гелиевого» и «аргонового» методов учёными был определен абсолютный возраст многих горных пород земного шара.

Оказалось, что возраст наиболее древних горных пород в Скандинавии составляет 1700 миллионов лет, в Индии — 1850 миллионов лет, в Южной Африке — от 2000 до 2600 миллионов лет, а возраст Земли в целом наука определяет не менее чем в 4–5 миллиардов лет.

Так наука разрушила библейский миф о том, будто Земля была «сотворена» богом всего около 7500 лет назад.

Великая летопись земли

Словно листы древней книги, написанной самой природой, лежат на поверхности земли слои песчаников, глин, известняков и других осадочных пород. То расположенные горизонтально на равнинах, то разорванные и смятые в гигантские складки горных хребтов в горных странах, они хранят в себе память о бесчисленных прошедших тысячелетиях.

Песок, глина, камень… Что, казалось бы, интересного в этих повседневно встречающихся материалах? Но геологу они рассказывают о множестве событий: о древних реках, бурно мчавшихся с гор, уже не существующих в наше время; о морях, заливавших некогда сушу, на которой стоят наши города; о грозных вулканах, по склонам которых катились ослепительно яркие потоки расплавленного камня; о титанических внутренних силах Земли, поднимавших морское дно зубчатыми стенами высочайших горных хребтов.

На равнине у подножия невысокого холма протянулся овраг. О чем рассказывают нам слоистые стенки оврага? О том, что миллионы лет назад здесь протекала полноводная река. С далеких гор принесла она сюда гальку и песок и отложила их в излучине широкой террасой. Затем река высохла, но через десятки тысячелетий новые реки покрыли её русло слоями своих отложений. А сейчас все эти пласты покрывает толстый слой плодородного чернозема, распаханного человеком, и бескрайное поле пшеницы волнуется на равнине в ветреный день.

В Карелии, на Урале и в других горных местностях добывают мрамор — красивый камень разнообразной окраски: белый, розовый, красный, серый, желтый, черный, часто с разноцветными прожилками. Прочный, прекрасно полирующийся мрамор используется как ценный строительный материал: им облицовывают здания. Чрезвычайно красивыми мраморами, отличающимися своеобразным рисунком, облицованы стены московского и ленинградского метро. А какие замечательные статуи изваяны художниками-скульпторами из ослепительно белого, слегка просвечивающего мрамора!

О чем поведает нам кусок мрамора, который мы держим в руке?

…Обширное море заливает сушу там, где сейчас высятся Алтайские горы. Бесчисленные мельчайшие животные, обладающие известковой раковинкой, населяют его теплые, неглубокие воды. Умирающие обитатели раковинок падают на дно. В течение сотен тысячелетий на дне накапливаются мириады раковинок, образуя все более и более мощный слой известняка. Но вот наступает эпоха геологических переворотов. Колеблется земля, отступает море. Его поднимающееся дно постепенно становится сушей, багровое зарево пылает над жерлами вулканов.

Горные цепи постепенно вырастают на месте древнего моря.

Смятые слои известняка подвергаются огромному давлению, накаляются внутренним жаром Земли и изменяют свое строение. В их толще уже нельзя разглядеть отдельные раковинки — все они слились в плотную массу, приобретшую зернистое, кристаллическое строение. Известняк превратился в мрамор. Примеси металлов сделали его разноцветным. Железо придало ему красный и розовый цвета, хром — зеленоватый цвет, марганец — коричневатый оттенок. Превратившиеся в уголь частицы морских водорослей образовали черные и серые прожилки. Все эти цвета слились в мраморе в чудесный узор. Прошло свыше 180 миллионов лет — и рука человека вскрыла толщу гор. Плиты алтайского мрамора украсили станцию «Таганская» московского метро…

Не только песок, частицы глины и других минеральных пород, приносимые в моря реками, устилают дно. Падают на дно также остатки погибающих организмов, раковины, скелеты морских животных. Все эти осадки, накапливаясь постепенно на морском дне, заносятся новыми слоями. Слои со временем уплотняются, затвердевают, а остатки организмов пропитываются минеральными солями и превращаются в окаменелости.

Остатки морских животных, находимые в земле, неопровержимо свидетельствуют о том, что раньше на месте суши здесь было море. Когда дно древнего моря, испытывая поднятие, становилось сушей, то эта суша покрывалась реками и на её поверхности начиналась неустанная работа текучих вод.

Речные и озёрные осадки во многих местах хоронили в себе остатки погибающих наземных растений и животных, и эти остатки тоже сохранились в земле в виде окаменелостей или отпечатков.

Бесчисленное множество ископаемых остатков растений и животных, живших в прошлые времена, хранят в себе земные недра. Их находят в крутых берегах рек и в обрывах оврагов, где обнажаются древние слои, при рытье колодцев и шахт, при специально производимых раскопках. Изучая окаменелости, учёные установили следующие важные факты: во-первых, они заметили, что чем древнее пласт осадочной породы, тем меньше в нем содержится остатков организмов, тем проще и примитивнее строение этих организмов. И, наоборот, чем эпоха образования пласта ближе к нашему времени, тем он богаче окаменелостями, тем сложнее и совершеннее становятся тела живших тогда растений и животных.