Образование химических элементов в космических телах 1

В этой связи следует еще раз отметить, что изотопы железа и близких к нему элементов (см. рис. 4) характеризуются в отличие от всех остальных элементов сравнительно большой величиной энергии связи на один нуклон. Поэтому все они энергетически наиболее устойчивы. Одним из самых устойчивых изотопов является Fe⁵⁶, наиболее распространенный изотоп в космических телах. На этот очень интересный факт обратил внимание еще в 1935 г. акад. А. Е. Ферсман. Он указывал, что железо в земной коре занимает четвертое место по своему весу и восьмое по числу атомов… В метеоритах железо по весу занимает второе место, по числу атомов — четвертое. Одно из первых мест принадлежит ему и в атмосфере Солнца; сравнительномного, по-видимому, железа и в космических лучах.

После железа (см. рис. 29) распространенность элементов постепенно уменьшается, затем остается почти постоянной с небольшими максимумами, которые соответствуют изотопам, имеющим магические числа нейтронов и протонов, равные 50, 82 и 126. Мы уже обращали внимание на эти изотопы и показали, что они обладают повышенной стабильностью по сравнению с другими изотопами. Следует прежде всего отметить Zr⁹⁰(N = 50) и Sn¹¹⁹(Z = 50), которые обладают максимальной распространенностью по сравнению с соседними изотопами. Заметно увеличение содержания изотопов редкоземельных элементов, имеющих 82 нейтрона. Например, для Рг¹⁴¹ распространенность больше в 8 раз, для La¹³⁹—в 27 раз, Nd¹⁴² — в 5 раз и Се¹⁴⁰ — в 12 раз по сравнению со средней распространенностью-изотопов редкоземельных элементов в земной коре. Из самых тяжелых элементов максимальной распространенностью обладает изотоп РЬ²⁰⁸, который является дважды магическим (Z = 82, N = 126). Согласно последним данным, его средняя распространенность значительно выше распространенности многих изотопов-элементов средней части периодической системы.

В этой главе мы познакомились с разнообразными телами Вселенной, их основными характеристиками и. химическим составом. Картина Вселенной раскрывается во всем многообразии форм существования вещества — от чрезвычайно разреженного его состояния в межзвездной среде до сверхплотного в белых карликах. Имеющиеся сведения о химическом составе космических тел показывают, что основные элементы Вселенной — самые легкие элементы — водород и гелий. Более тяжелые элементы распространены чрезвычайно редко, что указывает на большую трудность осуществления процессов их синтеза в природных условиях.

Для познания путей этого синтеза большое значение имеет выявление аномалий в распространенности элементов и процессов, приведших к ним. Наиболее четко эти аномалии проявляются в телах Солнечной планетной системы. Число планетных систем в нашей Галактике исчисляется миллионами. Предполагается, что из «близких» к Солнцу звезд две наверняка окружены планетоподобными спутниками — это звезды 60-я из созвездия Лебедя и 70-я из созвездия Змееносца. Мы видели, что все объекты Солнечной системы — холодные тела с относительно малым содержанием водорода. В этом заключается коренное отличие от звезд, туманностей и межзвездного пространства, в которых велико содержание водорода. Сопоставление химического состава этих тел с химическим составом звезд, межзвездной среды и космических лучей поможет нам разобраться в вопросе о происхождении химических элементов и их эволюции.

Глава третья ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

«Вся природа, начиная от мельчайших частиц до величайших тел, начиная от песчинки и кончая Солнцем. находится в вечном возникновении и уничтожении, в непрерывном течении, в неустанном движении и изменении».

(Ф. Энгельс. Диалектика природы)

Огромных успехов достиг человек в познании тайн мироздания. Он проник в глубь атома, расщепил его на составные части. Получено много новых частиц и античастиц, которые рождаются при различных ядерных процессах. Человек овладел энергией атомного ядра и успешно использует ее в своей практической деятельности. Осуществилась мечта, которая на протяжении более 20 столетий владела умами людей в их стремлении завоевать природу — ученые в лабораторных условиях стали превращать одни элементы в другие.

Современные способы осуществления ядерных реакций дали возможность не только получить разнообразные радиоактивные изотопы известных элементов, но и синтезировать новые элементы, полученные только искусственным путем и не обнаруженные на Земле.

1. Лабораторный синтез элементов

Одним из крупнейших достижений науки о превращениях элементов является синтез новых искусственных элементов.

Некоторые сведения о них приведены в табл. 9. i периодической системе элементов они закрашены зеленым цветом (см. табл. 2).