II. История земной коры

Глава VIII. Возникновение геохимии

Влияние каждой науки определяется действительным ходом ее развития. Мы можем этого развития не знать, как это имеет место для геохимии, но влияние ее существования чувствовать на каждом шагу.

Много лет спустя Вернадский писал:

"Я не могу не вспомнить той творческой работы, которую в моей молодости я пережил в кругу молодежи, группировавшейся в минералогическом кабинете Петербургского университета, вокруг моего учителя В. В. Докучаева. В. В. Докучаеву пришлось читать минералогию и кристаллографию, хотя научный интерес его шел в другом направлении. В это время он все силы своего большого ума и большой воли направил в сторону почвоведения, где значение его личности и данного им направления живо до сих пор. Благодаря почвоведению интерес к генезису минералов был у Докучаева очень силен, и это отражалось на его лекциях и на тех беседах, которые велись среди молодой и талантливой, окружавшей его молодежи. Труды К. Бишофа оказали большое влияние в этой среде и тщательно здесь изучались. Пробудившийся у меня здесь интерес к этим вопросам встретил у В. В. Докучаева активное сочувствие. По его настоянию появилась и моя статья о генезисе минералов в Энциклопедическом словаре Брокгауза, отражавшая интересы того времени",

Статья не только появилась в словаре по настоянию Докучаева: она и написана была по его настоянию. Расправляя широкую красивую бороду, Василий Васильевич пресекал всякие попытки ученика уклониться от этой работы:

- Нет, Владимир Иванович, нет, дорогой, это необходимо, это ваша заявка на новое понимание пауки, а может быть, и на новую науку. Статья должна быть!

Статья появилась в восьмом томе Энциклопедии в 1892 году, но о том, что учение о генезисе минералов создается автором статьи, можно было лишь догадываться по замечанию: "Связанного учения о генезисе не имеется".

Статья же представляла это связное, хотя и конспективно изложенное, учение.

Вернадский принадлежит к тому типу ученых, научное первенство которых приходится защищать от них самих. И в этой статье, как всегда в его работах, перечисляются имена предшественников, которым можно было бы приписать хоть какое-нибудь отношение к делу. Вероятно, старый, никогда не покидавший Вернадского исследовательский интерес к истории пауки шел здесь вровень с врожденной честностью и благородством.

Конечно, известные представления о том, как образуются минералы, существовали с давних времен. Ко времени Вернадского достаточно разрослись и практический опыт, и запас наблюдений. У всех на глазах в соляных озерах происходит образование таких минералов, как каменная соль, бура, гипс и ряд других. Генезис таких соединений, как железный блеск, полевые шпаты, выясняется при извержении вулканов. Хорошо известно образование минералов в результате деятельности некоторых организмов. Кораллы отлагают целые острова кальцита, особый грибок образует в почвах селитру, кости погребенных животных превращаются в фосфорит.

Опыт рудокопов положил начало учению о парагенезисе, то есть о нахождении различных минералов вместе, в одном куске или месторождении. Проводимый в лаборатории синтез того или другого минерала может также дать указания на условия его образования в природе.

Однако прямое наблюдение охватывает далеко не все минералы, и вопрос о генезисе многих из них приходится решать путем логического вывода о том или другом возможном происхождении данного материала. Таких выводов и догадок ученые сделали немало, так что к концу прошлого века накопился большой материал по генезису минералов.

Оставалось явиться уму, который привел бы разрозненный материал в систему, заполнил бы пустые места и создал бы из описательной минералогии химию земной коры.

Таким умом и был Владимир Иванович Вернадский.

Еще только готовясь к чтению лекций, он уже знал литературу своего предмета, как никто. Но не было и вопроса в этих областях, по которому он не имел бы своего собственного, независимого мнения.

Докучаев запрашивает его из Петербурга, работая над статьей о соотношениях между так называемой мертвой и живой природой, с одной стороны, и человеком - с другой:

"Так как вы - великий знаток литературы по минералогии и особенно кристаллофизике и химии, то не могу ли я обратиться к вам со следующими вопросами: нет ли у иностранцев изложенной популярным языком статьи, которая специально трактовала бы, если можно так выразиться, об индивидуальности и жизни кристаллических неделимых, поскольку то и другое мыслимо в минеральном царстве? А если нет, то не напишете ли вы сами - вы лучше, чем кто-либо другой, сделаете это - коротенькой заметки по этому вопросу?"

Со следующей почтой Вернадский отвечает учителю. Он не только называет статью оксфордского профессора, но высказывается и сам по затронутому вопросу:

"Чем больше вдумываюсь я в явления кристаллизации, тем более вижу в кристаллах отсутствие связи с живыми существами. Отличие здесь коренное. Все попытки видеть намеки на переходы, не говоря о предполагаемых переходах, кажутся мне не отвечающими фактам. "Индивидуальность" кристалла очень резкая - того же типа, как индивидуальность химического соединения или химического элемента. Кристалл для меня есть чистое, однородное состояние твердой материи. Какие бы силы ни проявлялись в живых организмах, мы видим там всегда разнородную среду, и во всяком организме проявляются силы при отсутствии однородности состава и строения..."

Короткое изложение собственного взгляда Вернадского заинтересовало учителя больше, чем иностранные статьи, и в первый те приезд в Москву Докучаев проговорил с учеником на эту тему целый вечер.

Минералогу яснее, чем кому другому, резкое отличие между живым и косным безжизненным телом. Только от привычного зрения и стереотипного мышления ускользают столь разные свойства живого и мертвого: неизменность минерала в течение всего геологического времени и беспрерывное эволюционное развитие организмов, завершающееся появлением человека; недвижность минерала и постоянное распространение жизни по земной поверхности путем размножения.

В те годы нужны были смелость и принципиальность, чтобы, рискуя быть причисленным к виталистам, находить коренное отличие живой природы от неживой.

- Речь идет не о душе, не о какой-то там жизненной силе, а просто о материально-энергетическом отличии живого организма от косных тел природы, - говорил Владимир Иванович. - Я не сомневаюсь, что с развитием пауки непременно вскроются какие-то тонкие и ясные свойства живого, в корне отличные от свойств минералов и кристаллов!¹

¹ (Некоторые коренные отличия живых и косных тел природы исследовал впоследствии сам Вернадский.)

Вернадский обладал необыкновенной способностью видеть связи или отсутствие их между самыми далекими явлениями. Его логические решения о генезисе того или иного минерала казались со стороны откровениями поэта или интуицией гения.

- Я очень просил бы вас, Владимир Иванович, написать мне на листе почтовой бумаги только суть вашего взгляда на солонцы, но к пятнадцатому марта... - просит Докучаев, зная, что у Владимира Ивановича сложились какие-то оригинальные взгляды па солонцы во время обследования кременчугских почв.

И он не ошибается.

В то время все вообще солонцеватые и засоленные почвы назывались солонцами. Ясного деления на солонцы, солончаки и солонцеватые почвы не было, генетической связи между ними не видели, и с химической стороны изучено было все это плохо.

Отвечая на вопрос, Вернадский проводит ясное деление между солонцами, смоченными, как губки, солями, и почвами, измененными солевыми растворами. Он высказывает предположение, что "переход из солонцов, не содержащих соли, в солонцы, содержащие соли, будет следствием химического процесса: оба рода солонцов будут прочно связаны друг с другом. Конечным продуктом, конечной стадией развития каждого солонца, содержащего соли, будет солонец, не содержащий солей".

Мысли Вернадского о такой связи солонцов с солончаками не были оценены, как это часто бывает с идеями, опережающими свое время, несмотря на доклад Докучаева и последующую публикацию его в "Трудах Вольного экономического общества". И только через двадцать лет К. К. Гедройц экспериментально доказал их справедливость.

Не менее интересно предвидение Вернадского о связи между солонцами и месторождениями селитры, высказанное в том же ответе Докучаеву. К этой идее, тогда также неоцененной, вернулись через сорок лет, когда она и была положена в основу нынешних представлений о генезисе селитряных месторождений среднеазиатских равнин.

Но самым замечательным откровением первых лет научной работы Вернадского является, конечно, открытие каолинового ядра, которое он считал входящим в состав целого ряда горных пород - каолина, полевых шпатов и т. д.

В органической химии основным принципом является существование радикалов - замкнутых групп атомов, которые, сохраняя индивидуальность внутри органической молекулы, способны переходить без изменений в другие молекулы, объединяя при этом ряд соединений в крупные семейства с характерными общими чертами.

В химии земной коры, состоящей в основном из силикатов, разыскать характерные радикалы было крайне трудно ввиду невозможности использовать обычный прием органической химии - перевод молекулы в раствор с сохранением индивидуальных радикалов. Поэтому о химических реакциях, имевших место при образовании минералов, минералог судил лишь по готовым продуктам реакций. Все же Вернадскому удалось найти основной радикал, входящий в большую часть алюмосиликатов, - каолиновое ядро. С помощью его Вернадский соединил почти все алюмосиликаты в единую систему.

Несмотря па трудности поисков основных радикалов в других силикатах, Вернадский не сомневался, что эта задача будет решена позднее с помощью микрокристаллографии и кристаллохимии, основы которой были созданы тогда Е. С. Федоровым.

Эту теорию строения алюмосиликатов Ле Шателье назвал гениальной.

К созданию этой теории вел круг мыслей, изложенных в магистерской диссертации "О группе силлиманита и роли глинозема в силикатах". Осенью 1891 года Вернадский защитил, наконец, ее в Петербургском университете и получил степень магистра. После этого он был утвержден приват-доцентом Московского университета и всецело отдался созданию своей генетической минералогии.

Как раз в это время вышло в свет "Краткое руководство по кристаллографии" Евграфа Степановича Федорова, создавшего новую эпоху в науке. Он установил геометрические законы, характеризующие кристаллические структуры, и указал двести тридцать различных способов расположения элементарных частиц в кристаллах.

Значение этих открытий Федорова для широких научных кругов выяснилось много позднее, когда был создан рентгеноструктурный метод исследования.

Уже при появлении первых федоровских "Этюдов по аналитической кристаллографии" Вернадский понял, что кристаллография относится гораздо более к математике и физике, нежели к минералогии, естественно связанной с геологией и химией.

Приступая к чтению лекций, Владимир Иванович решил разделить общий курс минералогии и кристаллографии на два отдельных курса.

Несколько дней с федоровским руководством в руках бродил он под стенами Кремля, где древний ров обратился в пустынный глухой сад. Кое-что отмечая в книге, кое-что записывая на ее обложках, он обдумал и построил свой курс кристаллографии. Однако новые лекции смутили студентов. Всякое новшество в преподавании грозило лишними часами труда.

Вскоре Вернадского вызвал к себе Павлов.

Веселый, любознательный человек, он не умел начальствовать и мягко посоветовал новому профессору не увлекаться новаторством.

- Новшество ради новшества - зачем же это?

Вернадский потерял немало времени, чтобы доказать, какой крупный шаг в науке делает Федоров и как значительны его труды, хотя они и не удостоены премий Академии наук.

- Ну, если вы так уверены, бог с вами, делайте, как считаете нужным! - благословил Павлов.

Но чтение новых курсов Вернадскому пришлось прервать.

То был несчастный в судьбах страны год. Засуха охватила почти всю черноземную область, и страшный голод начался в самых хлебных губерниях. Газетные корреспонденции с мест, рассказы свидетелей, темные слухи и, наконец, воззвание Толстого, требовавшего помощи голодающим, подняли па ноги русскую общественность.

Владимир Иванович отправился устраивать столовые в Тамбовской губернии, забросив неотложные отчеты по обследованию полтавских земель.

"Трудно представить себе по описаниям то тяжелое впечатление, какое производит теперь деревня, - писал он. - Смертных случаев нет теперь - смертные случаи от голода были в конце ноября, но разорение полное: скота не осталось иногда и четверти того, который был в сентябре, в лучших случаях осталась третья часть; часть амбаров, дворов сожжена на топливо; сжигают, и дома или продают их ("проедают")... Земля также запродана: по-видимому, мы будем иметь дело фактически с безземельным пролетариатом. Земского пособия совсем недостаточно... Никакой другой помощи не чувствуется".

Организация помощи не ограничивалась устройством столовых. Спасенные от голодной смерти люди нуждались в помощи скотом, лесом, семенами. Вернадский беспрерывно отрывался от научных занятий, но не сожалел об этом. Выбранный в гласные Моршанского уездного земства, а затем и Тамбовского губернского, Вернадский писал домой:

"Очень много учишься, присутствуя на земском собрании, и я даже не представлял себе, какая это полезная и важная школа для каждого!"

Едва разоренное крестьянство начало оправляться, как возле Вернадовки, в деревне Липовке, появилась холера, и Владимир Иванович только в ноябре 1882 года возвратился в университет.

С нового учебного года Вернадский читает раздельно курс кристаллографии и курс минералогии, пишет свой "Курс кристаллографии" и выпускает его в свет в 1884 году.

В минералогии он переносит центр тяжести из кристаллографии в химию и впервые в университетской практике во время весенних и осенних семестров проводит экскурсии студентов для минералогических наблюдений на местонахождениях и выходах пород.

Все это было тесно связано с общей постановкой задуманного Вернадским преподавания минералогии.

На первое место Вернадский выдвинул историю минералов, их генезис, изучение их совместного происхождения и их изменений, что обычно отходило на второй план в общепринятых курсах минералогии. При таком изложении выступили вперед совершенно новые проблемы, едва затрагиваемые или вовсе не затрагиваемые университетскими курсами неорганической химии. Прежде всего, явления жизни и осадочные породы вышли вперед в связи с общими вопросами о свойствах и о характере химических элементов и их соединений.

Быстро и энергично превращая минералогию в химию земной коры, в геохимию, Вернадский все более и более понимал огромное значение в химии земной коры таких элементов, как кислород, азот, водород, гелий.

Кислород определяет всю химическую историю поверхностных слоев земной коры, поддерживает жизнь и вызывает многочисленные реакции окисления. Но, как выяснилось, свободный кислород образуется исключительно жизненными процессами. Он выделяется в окружающую среду зелеными хлорофилловыми организмами, которые под влиянием света разлагают углекислоту и воду и выделяют свободный кислород.

Таким образом, выделение свободного кислорода есть исключительно поверхностный процесс в земной коре. В отсутствии, какого бы то ни было другого источника образования свободного кислорода, кроме биохимического, Вернадский увидел основную черту его истории. Тысячи химических реакций поглощают кислород, а жизнь производит его в таком количестве, которое покрывает все потери, связанные с процессами окисления.

Количество кислорода, ежегодно образуемого живым веществом, Вернадский не мог установить, но видел, что оно очень велико. Отсюда стало ясно исследователю все значение живого вещества как химического фактора.

Так постепенно и естественно Вернадский переходил от изучения минералов и кристаллов к изучению земной коры, от изучения молекул к изучению атомов, от изучения мертвой природы к изучению живого вещества.

Так постепенно, отделяясь от минералогии и не присоединяясь целиком ни к химии, ни к биологии, возникла геохимия, задачу которой Вернадский видел в изучении истории химических элементов в земной коре.

Сам он не думал, что создает какую-то новую науку. В папках на книжных полках и в ящиках своих столов он просто собирал материалы по истории минералов в земной коре, которую и мечтал написать. Правда, к минералам принято было относить лишь твердые, главным образом кристаллические тела на Земле, а он включал в свою будущую книгу и историю природных вод, и историю других жидких и газообразных природных веществ. Но такое расширение пределов минералогии Владимир Иванович считал вполне допустимым и целесообразным.