Рожденный жизнью. Уран: от атома до месторождения

Рожденный жизнью. Уран: от атома до месторождения
Владимир Печенкин

Ресурсы Земли не вечны. Человечество уже поглядывает в космос в надежде пополнить минеральную базу. Но что нас ждет за пределами родной планеты?Синтезируя огромное количество научных сведений на стыке геологии и биологии доказывается, что руды урана, золота, железа – побочный продукт биосферы. Так есть ли месторождения на планетах, где нет Жизни?Захватывающая книга Владимира Печенкина заинтересует не только любознательного читателя, но и послужит предметом дискуссии среди геологов и биологов.

Рожденный жизнью

Уран: от атома до месторождения

Владимир Печенкин

Иллюстрации, использованные в книге, взяты из опубликованных в открытой печати научных трудов. Ссылки на источник заимствования указаны под соответствующей иллюстрацией.

© Владимир Печенкин, 2024

ISBN 978-5-0062-3375-1

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Предисловие

Геохимия и биохимия до последнего времени развивались как независимые науки, первая из которых изучала природные реакции в минеральной среде, а вторая – реакции в среде живого вещества. Однако жизнь зародилась и развивалась в минеральной среде, и между ними неизбежно должно было возникнуть некоторое взаимодействие. Отделившаяся от геологии еще в XIX веке палеонтология выявила сложную эволюцию жизни в истории Земли. Однако эта эволюция рассматривалась как результат развития форм жизни, с приспособлением к меняющимся условиям среды. Обратное воздействие жизни на геологическую среду не привлекало особого внимания, хотя признавалось биогенное происхождение таких формаций, как каустобиолиты, известняки, диатомиты и пр. О возможной роли организмов в формировании месторождений металлов, кроме, пожалуй, железа, большинство геологов не задумывалось. Такие объекты априори связывались с магматизмом, вулканизмом, гидротермами, т. е. с процессами, протекающими в глубинах недр Земли и остающимися пока недоступными для непосредственного изучения. При этом молчаливо полагалось, что сами эти глубинные процессы протекали в общем единообразно в течение всей геологической истории.

В 80-е гг. прошлого столетия советскими учеными В. И. Казанским, Н. П. Лаверовым и А. И. Тугариновым была опубликована работа «Эволюция уранового рудообразования», в которой впервые демонстрировалось, что типы месторождений этого металла закономерно сменяют друг друга в геологической истории Земли. Такую эволюцию оказалось возможным проследить благодаря развитию метода радиохронологического датирования времени образования урановых минералов. Однако связи эволюции месторождений урана с эволюцией жизни на Земле эти авторы тогда не усматривали.

В те же годы появилась еще одна работа, название которой созвучно рецензируемой книге: «Уран и жизнь» Неручева. В этом труде автор впервые задался вопросом о влиянии радиоактивности урана на жизненные процессы. Однако, по его мнению, это влияние было в основном негативным и сводилось к массовым заморам ископаемой фауны в бассейнах, в воды которых при вулканических извержениях мог поступать ядовитый уран. Высказывалась также мысль о том, что радиоактивность урана могла интенсифицировать мутацию и тем самым ускорять эволюцию. Однако возможность прижизненного накопления урана организмами до пределов, вызывающих их гибель, вызывала большие сомнения, т. к. процесс естественного отбора должен бы был приводить к возникновению форм, с пониженной способностью такого накопления. Развитие подобного «уранового барьера» у растений было установлено А. А. Ковалевским. Пример, на котором в основном базировались выводы Неручева (майкопские отложения ураноносного костного детрита), мог интерпретироваться и как посмертная сорбция урана фосфатным веществом костей, что и было впоследствии подтверждено дополнительными исследованиями.

Автором предлагаемой работы впервые предпринята попытка логически увязать эволюцию мира органической жизни с эволюцией неорганической системы Земли, при учете того, что такое влияние было взаимным. Геологические процессы, меняя лик Земли, меняли условия жизни и стимулировали создание новых ее форм, более приспособленных к новым условиям, но и сама жизнь существенно меняла геохимические обстановки приповерхностной геосферы, провоцируя миграцию и перераспределение некоторых элементов, включая уран, медь, золото, железо и др. При этом, если темпы геологических преобразований составляют десятки – сотни миллионов лет, то темпы эволюции жизни в благоприятных условиях могут занимать лишь тысячелетия. Таким образом, по воздействию на природу Земли, именно жизнь оказывается главным преобразующим фактором, к каковому выводу практически и приходит автор рецензируемой книги.

Автор создавал свой труд полностью в порядке личной инициативы, без какой-либо финансовой поддержки. Создавал без отрыва от своей основной работы, никак не связанной с темой книги. Единственным стимулом для него, очевидно, являлось собственное любопытство. И силе этого любопытства можно только позавидовать. Им проработано очень большое количество различных литературных источников, в том числе таких, какие по своему названию внимания большинства геологов-рудников просто бы не привлекли. Это позволило ему глубоко вникнуть в проблему зарождения и развития жизни на Земле, а собственный опыт геолога-разведчика помог оценить влияние биологических изменений на эволюцию уранового рудообразования.

Его труд представляет несомненный интерес для широкого круга специалистов в области наук о Земле, включая не только геологов, но и географов, экологов и даже социологов, напоминая последним, что в природе все диалектически взаимосвязано и, используя ресурсы Земли, человечество меняет эту природу. Последствия такого обратного воздействия мы только еще начинаем осознавать, как проблему глобального потепления.

Книга написана в стиле научно-популярных изданий, легко и с интересом читается. Она представляется вполне доступной и полезной для студентов и школьников старших классов, задумывающихся о выборе специальности.

    Заслуженный геолог России,
    М. В. Шумилин,
    профессор, д-р геол.-минерал. наук
    Лауреат гос. премии СССР

Ответ на урок по биологии полвека спустя

Законы природы – неизменны.

Но в борьбе за правду невозможного

Безумец —

Пресуществляет самого себя,

А приспособившийся замирает

На пройденной ступени.

    Максимилиан Волошин

Приветствую тебя, читатель!

Обязан предупредить – может, это вовсе и не твоя книга? В ней ты не найдешь глубоко проработанных теорий уранового рудообразования: для этого существуют академические издания. Это не мемуары, не байки из полевой жизни геологов и не подведение жизненных итогов, скорее – очередная попытка разобраться, как устроен наш мир. Все, что здесь изложено, может оказаться правдой, но, уверен, далеко не все согласятся с этим. Некоторые мысли в книге могут показаться спорными, а для кого-то и вовсе неприемлемыми и крамольными. Могу только повторить мысль британского ученого, популяризатора науки: «Я не жду, что вы мне поверите, и лишь хочу сказать, что этот сценарий, наряду с некоторыми другими, согласуется со всеми нашими знаниями»[1 - Цит. по: Лэйн Н. Вопрос жизни. Энергия, эволюция и происхождение сложности. – М.: АСТ: CORPUS, 2018. – 480 с.].

Когда в школе мы проходили по биологии тему происхождения Жизни, отец задал мне вопрос: «Хорошо, Жизнь не может существовать без неживой материи, а может ли неорганический мир обойтись без Жизни?» В то время ответ казался мне однозначным: «Конечно может!»

Спустя много десятилетий, я неожиданно вспомнил старый разговор. Странная вещь – детские впечатления, они хранятся где-то в подсознании и неожиданно всплывают… книгой.

Надеюсь, она получилась такой, что тебе, читатель, придется задуматься, а может, и поспорить со мной. Буду этому только рад. Приглашаю вместе поразмышлять о взаимоотношениях живой и неживой материи и посмотреть, насколько они переплетены. Взяв за основу повествования историю химического элемента урана, проследим путь этого металла от отдельных атомов, появившихся в космосе, до месторождений, формирующихся на Земле сегодня.

Почему уран? Во-первых, это крайне подвижный элемент, который отзывчиво реагирует на изменение геохимической и биохимической обстановки. Во-вторых, благодаря радиоактивному распаду он служит «геологическими часами» и большинство заслуживающих доверия датировок (и в этой книге, в частности), опираются на урановый «хронометраж». В силу своих свойств этот химический элемент, пожалуй, один из лучших «инструментов» из таблицы Менделеева для познания истории Земли.

Ну и, помимо прочего, моя судьба сложилась так, что в поисках этого металла мне довелось поколесить по свету от песков Средней Азии и Ирана до каменистых пустынь китайской Гоби и от русских степей до африканской саванны. Так что уран мне знаком несколько больше, чем другие элементы.

В начале нашего исследования остановимся на том, как бактерии подготавливали планету, перерабатывая космическое вещество в земные минералы и породы. Разберемся, отчего уран задержался на старте и почему его первые месторождения появились спустя лишь два миллиарда лет после рождения Земли. Зададимся вопросом, могли ли микроорганизмы запустить атомные реакторы на планете, и как это отразилось на биосфере.

Поймем, отчего на одних этапах развития Земли появлялись одни типы месторождений, а на других – иные, совсем не похожие.

В заключение отправимся на Марс и посмотрим, имеет ли смысл там искать урановые (и не только) месторождения.

В ходе работы у меня забрезжил ответ на вопрос полувековой давности, правда, пока только на примере месторождений золота, урана, железа. Вся книга – единое доказательство, и, чтобы согласиться со мной или оспорить мои выводы, тебе, читатель, придется прочесть ее до конца.

Прав я или нет, не столь важно, ведь сказано, что «писатель только начинает книгу, ее завершает читатель»[2 - Слова приписываются американской писательнице Элизабет Йейтс. Who wrote «A writer only begins a book. A reader finishes it»? [Электронный ресурс] // Stack Exchange Network. (дата обращения: 12.03.2023).]. Так что ответное слово за тобой.

От радия к урану. Немного истории

В едином миге яростного взрыва

Вы источили вечности огня:

Вы поняли сплетенья косных масс,

Вы взвесили и расщепили атом,

Вы в недра зла заклинили себя.

И ныне вы заложены, как мина,

Заряженная в недрах вещества!

    Максимилиан Волошин

В центре Европы на границе Богемии и Саксонии находится невысокий горный хребет – Рудные горы. С древних времен здесь добывали медь, олово, железо, свинец, но прославились Рудные горы благодаря серебру. На южных, богемских склонах, в начале XVI века, около одного из месторождений появился поселок, названный Таль, (от немецкого слова Tal – долина). Вскоре разросшийся городок в честь покровителя рудокопов святого Иоахима переименовали в Йоахимсталь. Здесь из местного серебра начали чеканить деньги – «йоахимсталеры». Благодаря высокому качеству монет они с готовностью принимались по всей Европе, в том числе и в Московии, где их называли «талеры Яхима», или попросту «ефимками». Европейцы предпочитали называть эти монеты просто «талеры», а со временем, уже за океаном, название трансформировалось в «доллары».