Научные сказки периодической таблицы. Занимательная история химических элементов от мышьяка до цинка - Хью Олдерси-Уильямс

В ходе дальнейших исследований Менгини готовил составы с большим содержанием железа, которые давал людям и животным, после чего наблюдал повышение количества красных кровяных телец; так он доказал, что цвет крови связан с присутствием в ней железа. Своими исследованиями Менгини внес значительный вклад в объяснение и лечение хлороза, заболевания, при котором кожа становится бледной и приобретает зеленоватый оттенок, и только после этого болезнь получила свое нынешнее название «анемия», от древнегреческого «ан» (приставка со значением отрицания) и «(г)ем» (кровь), что означает в сумме означает «бескровный».

Связь железа с Марсом начиналась не менее запутанным образом. Было вполне естественно для мистиков и философов искать связи между солнцем, луной и пятью видимыми планетами и сходным числом известных с древности металлов. Но при отсутствии развитой металлургии невозможно было решить, какие металлы чистые, а какие – смесь. Как следствие, латунь, бронза и сплавы, используемые для производства монет, часто помещались на один уровень с золотом, серебром, свинцом и оловом, а особый алхимический статус ртути означал, что поначалу ее вообще не связывали ни с какой планетой. В Персии железо первоначально ассоциировалось с Меркурием. Лишь значительно позже западные алхимики связали Меркурий с ртутью, а железо – с Марсом.

Когда впервые возникла мысль, что у Марса может быть некая более материальная связь с железом? Изобретение спектроскопа в 1859 г. позволило ученым проанализировать свет, исходящий от светящихся тел, что привело к открытию нескольких новых элементов – их определили с помощью цветов пламени, возникающем при их горении. Спектр подобен радуге, в которой всякий раз представлены разные сочетания цветовых полос. У каждого элемента свой характерный спектр, возникающий в результате особых характеристик поглощения и излучения света, что является следствием свойств энергетических уровней электронов, вращающихся по орбитам вокруг ядра атома. Первые спектроскопы, однако, были чувствительны только к световому излучению, исходящему от лабораторного пламени или от солнца. Они не могли дать никакой информации о свете, отраженном от несветящихся объектов. Ученые, конечно, могли выдвигать гипотезы, что красная планета богата железной рудой, но возможностей обосновать это было не больше, чем доказать, что луна сделана не из сыра. А в тот период, когда они могли бы начать с большей эффективностью изучать названный вопрос – в последние годы XIX столетия, – многих из них отвлекли белые, похожие на земные, полярные шапки и предполагаемые «каналы», покрывавшие его поверхность.

И только после того, как космические аппараты – «Викинг» в 1976 г. и «Пасфайндер» в 1997 г. – долетели до Марса, появилась возможность объяснить происхождение его цвета. Вместо ожидаемого светло-голубого оттенка от разреженной атмосферы небо на Марсе оказалось цвета ириски из-за частых пыльных бурь. Поверхность планеты покрыта мелкой пылью минерала лимонита – разновидности оксида железа. Последние данные с аппаратов, исследовавших Марс, свидетельствуют: содержание железа на поверхности планеты значительно выше, чем в коре, что в свою очередь говорит о том, что железо, скорее всего, имеет метеоритное происхождение, а не является результатом вулканических выбросов вещества мантии на поверхность.

Редко случается, что наука находит подтверждение древним суевериям. Однако с железом это произошло дважды: первый раз с подтверждением его присутствия в крови, второй раз – на Марсе.

* * *

В наше время при упоминании о железе на ум сразу же приходят не вызывавшие религиозное поклонение метеориты и не волшебные мечи, а технические достижения Промышленной революции. Римляне широко использовали железо для изготовления оружия, различных инструментов и сооружений, но лишь после 1747 г., когда впервые было установлено, как при добавлении угля к железу можно получать сталь, использование железа далеко обгоняет все остальные металлы. В 1747 г. Ричард Форд, унаследовавший литейный цех Абрахама Дарби в Шропшире, показал, как можно, варьируя количество кокса или угля, добавляемого к руде, выдавать более хрупкое или, наоборот, более прочное железо. Возможность регулировать свойства металла, ставшая результатом добавления к нему небольшого количества углерода, позволила производить металл для самых разных сфер использования, от несущих конструкций больших мостов, до шестеренок и колес паровых двигателей и прядильных машин.

Наиболее ярким, экстравагантным и популярным воплощением нового «железного века» стала железная дорога – новшество, связь которого с железом отмечена практически во всех языках, кроме английского: chemin de fer, Eisenbahn, via ferrea, järnväg, tetsudou. Железо таким способом прославило себя гораздо эффективнее, чем это когда-либо могло сделать золото в прошлом или кремний в будущем. Поэты той поры, естественно, воспринимали Промышленную революцию как разрушительную силу, а железо – как главный символ рабства у техники, важнейшего следствия названной революции. Уже в 1728 г. Джеймс Томсон, шотландец, прославившийся созданием слов к гимну «Правь, Британия», оплакивал утрату поэтического золотого века в «наши железные времена». Поэма Блейка «Иерусалим» пронизана темой дьявольского железа.

Мне представляется, что наиболее точно выразил отношение к железной дороге Олдос Хаксли, когда в «Слепом в Газе» в эпизоде, где главный герой с детским энтузиазмом отправляется в железнодорожное путешествие, писал: «Мужская душа, не достигшая зрелости, naturaliter ferrovialis[7]». (То есть мальчишки по своей природе любят железные дороги. Для Хаксли типичны сложные аллюзии. Здесь он обращается к раннехристианскому автору Тертуллиану, считавшему, что душа по природе христианка – anima naturaliter christiana.) Римское железо служило материалом для кандалов и цепей, викторианская сталь открыла новые земли, пересекла океаны и объединила людей. Она в прямом и переносном смысле строила мосты. Впечатляющий чугунный мост через реку Северн рядом с Коулбрукдейл, построенный в 1779 г., в настоящее время включен в число объектов всемирного наследия ЮНЕСКО. При возведении подвесного моста через пролив Менай, спроектированного Томасом Телфордом в 1819 г. и протянувшегося на 166 метров, использовался ковкий чугун. Таким образом были учтены требования Британского Адмиралтейства обеспечить свободный провоз грузов под мостом, что было бы невозможно, если бы мост был возведен на каменных быках. Тридцать лет спустя Роберт Стефенсон завершил строительство второго железного моста, основанного на трубчатой конструкции, который способен выдержать нагрузку паровоза, несущегося над проливом через квадратный тоннель. Обе структуры демонстрировали настоящую конструктивную «гимнастику в легком весе», ставшую возможной только благодаря искусно используемому в строительстве железу. От Хрустального дворца Джозефа Пэкстона до парохода «Грейт Истерн», спроектированного Изамбардом Кингдомом Брюнелем, – все эти шедевры инженерного искусства мы до сих пор воспринимаем с искренним восторгом. Однако в те времена ничто не могло сравниться с волнением, которое вызывала железная дорога – вспомните хотя бы излучающее энергию живописное полотно Тёрнера «Дождь, пар и скорость» с изображением поезда, несущегося по виадуку, – и воспоминания о ней до сих пор у многих вызывают ностальгию.