Германий — это один из редких рассеянных элементов, который, как и селен, присутствует в малых количествах в некоторых разновидностях цинковых обманок. Германий встречается также в некоторых сортах каменного угля[53].
Итак, мы познакомились с тем, как редкие рассеянные элементы ведут себя в минералах и рудах. Мы познакомились с некоторыми свойствами этих необычных металлов и их своеобразным применением.
Важность этих применений объясняет нам, почему геохимия уделяет много внимания редким рассеянным элементам.
История атома в природе
Метеориты — вестники Вселенной
Темная безлунная ночь. Погасли последние отблески вечерней зари. Ярко загорелись звезды в беспредельной глубине небесного свода, переливаясь и мерцая разноцветными лучами. Мало-помалу утих и шум в селениях. Кругом словно все замерло в ночной тишине, лишь слабый ветерок еле слышно колышет листву на деревьях…
Вдруг все озарилось ярким, трепещущим светом. Стремительно пронесся по небу огненный шар, рассыпавший искры и оставивший после себя слабо светящийся, как бы туманный след. Шар погас, не долетев до горизонта, так же мгновенно, как и появился, и снова все погрузилось в ночной мрак. Но не прошло и нескольких минут, как раздались отрывистые удары, словно взрывы или выстрелы из тяжелых орудий. Потом послышался грохот, треск и продолжительный, постепенно утихающий гул.
Наверное, кому-либо из наших читателей приходилось видеть описанное явление. Но что это такое? Что это за огненный шар и откуда он появился?
В межпланетном пространстве, кроме девяти больших планет: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона[54], движется вокруг Солнца большое число малых планет[55], или астероидов. Теперь известно свыше 1605 астероидов, из которых самый большой, Церера, имеет диаметр в 770 километров, а поперечник наименьшего, Адониса, равен всего лишь одному километру. Несомненно, что существует бесчисленное множество еще более мелких астероидов. Их поперечники измеряются уже метрами и даже сантиметрами. В сущности это уже не планеты, а скорее обломки скал или камни и мелкие крупинки, которые можно даже положить на ладонь. Какие же это планеты? Их мы не увидим с Земли даже в самые сильные телескопы. Их называют метеорными телами, и все они не имеют правильной шарообразной формы, а представляют собой обломки.
Большинство крупных астероидов движется вокруг Солнца, каждый по своей определенной орбите, в пространстве между орбитами Марса и Юпитера. Здесь они в совокупности образуют так называемый «пояс» астероидов. Орбиты огромного числа мелких астероидов или метеорных тел выходят за пределы этого пояса. Они пересекают орбиты больших планет, в том числе и нашей Земли. Совершая свои движения вокруг Солнца, Земля и метеорное тело могут оказаться одновременно на пересечении своих орбит. В этот момент метеорное тело и входит в атмосферную оболочку Земли, вызывая появление на небе огненного шара, называемого болидом.
Метеорное тело при влете в атмосферу могло двигаться в межпланетном пространстве навстречу Земле. В этом случае скорость влета его может быть чрезвычайно большой, достигая 70 и более километров в секунду. Если же метеорное тело двигалось в том же направлении, как и наша Земля, то есть было «догоняющим» или «догоняемым», то его начальная скорость равна приблизительно 11 км в секунду. Но и такая, наименьшая, скорость очень велика; она во много раз превосходит скорость снаряда или пули.
Вследствие такой большой, как говорят, космической, скорости влетевшее в атмосферу метеорное тело испытывает сильное сопротивление воздуха. Даже на высоте 100–120 км над поверхностью Земли, где, как мы знаем, атмосфера чрезвычайно разрежена, сопротивление оказывается настолько значительным, что поверхность метеорного тела нагревается до нескольких тысяч градусов и начинает светиться. Раскаляется и воздух, окружающий метеорное тело. В этот момент и появляется на небе стремительно несущийся огненный шар — болид. Он представляет собой раскаленную газовую оболочку вокруг метеорного тела. Встречные потоки воздуха стремительно срывают непрерывно расплавляющееся с поверхности вещество метеорного тела и разбрызгивают его на мельчайшие капельки. Затвердевая в виде шариков, эти капельки образуют тот как бы дымный след, который остается по пути движения болида. На высоте около 50–60 км над земной поверхностью, где атмосфера становится уже достаточно плотной для того, чтобы в ней могли распространяться звуковые волны, вокруг метеорного тела образуется так называемая баллистическая волна. Она представляет собой уплотненный слой воздуха перед метеорным телом. Достигая земной поверхности, баллистическая волна производит удары, грохот и гул, которые бывают слышны спустя несколько минут после исчезновения болида.
Стремительно проникая во все более плотные нижние слои атмосферы, метеорное тело испытывает быстро нарастающее сопротивление воздуха. Движение его тормозится, и на высоте около 10–20 км оно теряет свою космическую скорость. Метеорное тело как бы «вязнет» в воздухе. Этот участок его пути называется «областью задержки». Здесь прекращается нагревание и разрушение метеорного тела. Если оно не успело полностью разрушиться, то расплавленный на его поверхности тонкий слой быстро охлаждается, затвердевает и превращается в кору. Раскаленная газовая оболочка вокруг метеорного тела исчезает. Вместе с нею исчезает и летевший по небу болид. Остаток же метеорного тела, покрытый корой плавления, падает после области задержки почти вертикально, подчиняясь притяжению Земли. Этот упавший на Землю кусок метеорного тела и называется метеоритом.
Наиболее яркие болиды наблюдают даже днем при полном солнечном свете. Особенно хорошо видны оставляемые ими следы в виде дымной полосы. Эти следы можно наблюдать в течение многих минут и иногда даже свыше часа.
Под влиянием сильных воздушных течений в верхних слоях атмосферы, направленных на разных высотах в разных направлениях, след болида, сначала прямолинейный, постепенно искривляется. Он, словно легендарный исполинский змей, простирается по небу и исчезает, разрываясь на клочья.
Болиды и оставляемые ими следы и породили в народе легенды о полетах огненных змеев и сказку о Змее Горыныче.
Яркие болиды появляются довольно редко. Но вот метеоры, или, как их еще называют, «падающие звезды», наверное, видели многие наши читатели.
Метеоры образуются при влете в атмосферу из межпланетного пространства метеорных тел очень маленьких размеров, весом в доли грамма. Такие метеорные тела-крупинки полностью разрушаются в атмосфере и не достигают земной поверхности.
Теперь мы познакомимся подробно с метеоритами, этими вестниками Вселенной, пришельцами из межпланетного пространства.
В Минералогическом музее Академии наук СССР в Москве помещается самая крупная в нашей стране и лучшая в мире коллекция метеоритов. Здесь имеется много редких метеоритов, имеющих те или иные особенности.
В большом светлом зале музея, в многочисленных его витринах можно видеть чудесные образцы камней; о многих из них рассказывается в этой книге. Они поражают своей разноцветной, порой очень яркой окраской. Но наряду с такими привлекающими взор камнями в особых витринах видны какие-то однообразные, серые, бурые и черные камни и куски частично поржавевшего железа. Что это за невзрачные экспонаты? Да ведь это и есть метеориты! Долго-долго, целые миллиарды лет путешествовали они в межпланетном пространстве и, наконец, при встрече с Землей прекратили свое странствование.
Метеориты представляют собой единственное внеземное вещество, которое мы можем изучать в наших лабораториях непосредственно, применяя современные сложнейшие методы исследования и аппаратуру. Мы можем держать метеориты в руках, определять их химический и минералогический состав, изучать их сложную структуру и физические свойства. Они раскрывают перед нами замечательные страницы из истории Вселенной и эволюции небесных тел. Они могут рассказать нам о многих интереснейших и удивительных явлениях, совершающихся за пределами нашей Земли. Еще многое пока остается в метеоритах не открытым, а некоторые интересные особенности их не получили еще окончательного объяснения. Однако углубленные исследования метеоритов с каждым годом получают все большее развитие, и все полнее становятся наши представления о метеоритах.
Метеориты подразделяются на железные, каменные и железокаменные. Железные метеориты состоят из сплава железа с никелем. Они падают значительно реже, чем каменные. Так, на каждые 16 каменных метеоритов в среднем падает лишь один железный. Еще реже падают железокаменные метеориты.
Вот перед нами черный обломок неправильной формы. Это каменный метеорит Кузнецово[56], упавший в Западной Сибири 26 мая 1932 года; он весит немногим более двух с половиной килограммов и со всех сторон покрыт черной корой плавления. Лишь в одном месте на нем имеется небольшой откол, и здесь видно внутреннее пепельно-серое вещество метеорита.
По внешнему виду оно почти ничем не отличается от земных горных пород. Но, всматриваясь внимательно в излом, можно заметить многочисленные мельчайшие блестки, рассеянные в веществе метеорита. Это включения никелистого железа (сплава железа с никелем). Среди таких включений видны блестки бронзово-желтого цвета — это минерал троилит, химическое соединение железа с серой. Наряду с троилитом встречаются включения другого, более светлого на вид минерала — соединения железа с фосфором, называемого шрейберзитом.
На изломе видно, что кора плавления, покрывающая метеорит, очень тонка, ее толщина не превышает десятых долей миллиметра. Привлекают внимание своеобразные, то округлые, то несколько вытянутые ямки на поверхности метеорита, напоминающие следы пальцев. Эти ямки называются регмаглиптами. Они образуются на метеоритах в результате воздействия на них отдельных раскаленных газовых струй во время движения в атмосфере с космической скоростью. Кора плавления и регмаглипты являются основными признаками метеоритов.