"Теперь, когда человечество вступает в новый век лучистой – атомной энергии, мы, а не другие должны знать, должны выяснить, что хранит в себе в этом отношении почва нашей родной страны. Ибо владение большими запасами радия даст владельцам его силу и власть, перед которыми может побледнеть то могущество, какое получают владельцы золота, земли и капитала."
Эти пророческие слова принадлежат выдающемуся русскому и советскому ученому, академику Владимиру Ивановичу Вернадскому. Самое удивительное, что они были произнесены им еще в 1910 году во время выступления в Императорской Санкт-Петербургской академии наук. Уже тогда геолог Вернадский предпринимал колоссальные усилия, чтобы обратить внимание российских властей на «открывшееся перед нами дело большой государственной важности — изучение свойств и запасов радиоактивных минералов Российской империи».
В том же 1910 году под руководством Вернадского при Российской академии наук создается постоянная Радиевая комиссия, в которую вошли А.П. Карпинский, Н.Н. Бекетов, Б.Б. Голицын, Ф.Н. Чернышев. Вернадский готовит развернутую записку «О необходимости исследования радиоактивных минералов Российской империи», в которой содержится указание на большие практические возможности использования радиоактивных элементов в медицине и сельском хозяйстве. Осенью следующего 1911 года в Санкт-Петербурге Вернадским была образована Радиевая лаборатория Академии наук. В 1912 году организуется постоянно действующая Радиевая экспедиция, в которой сосредоточена вся экспедиционная радиологическая работа Академии наук. Начиная с 1914 года под редакцией Вернадского начинают издаваться «Труды Радиевой экспедиции». На страницах этого уникального издания оперативно освещались важнейшие результаты работы экспедиции. Образование Радиевой экспедиции стало вторым после организации Радиевой лаборатории важнейшим шагом на пути создания в России самостоятельного Радиевого института.
Отправной точкой создания Радиевого института можно считать участие Вернадского в работе съезда Британской ассоциации наук, состоявшегося в августе 1908 года в Дублине. Самое решительное влияние на Вернадского оказал доклад профессора минералогии и кристаллографии Джона Джоли, посвященный геологическому значению открытия явлений радиоактивности. Впоследствии Вернадский неоднократно упоминал, что «мне Джоли тогда открыл глаза». Ученик Менделеева, Вернадский прибыл туда еще с менделеевским представлением о неизменности элементов и неделимости атома. Все это было разрушено в одночасье благодаря блистательному выступлению Джоли. Он первый осознал огромное значение нового геологического фактора. Выступая перед виднейшими представителями науки, Джоли постарался объяснить некоторые загадочные явления, давно уже установленные геологами. В частности, он объяснил загадочное явление «плеохроичных двориков», или ореолов. Джоли связал существование этих «двориков» с включениями радиоактивных минералов. Совместно с Резерфордом они успешно воспроизвели явление «двориков» в лабораторных условиях, наглядно доказав ихрадиоактивное происхождение.
Судьбоносный для Вернадского съезд в Дублине совпал с другим важным событием, повлиявшим на вектор его дальнейших научных поисков. Месяцем ранее, 30 июня 1908 года в районе реки Подкаменной Тунгуски произошел знаменитый тунгусский взрыв, мощность которого составила от 40 до 50 мегатонн, что соответствует взрыву водородной бомбы. Впоследствии уже в советское время военные специалисты пришли к выводу, что, по всей видимости, над тунгусской тайгой произошел так называемый «чистый» термо-ядерный взрыв большой мощности. Вернадский проявлял самое пристальное внимание к этому феномену. При его поддержке и участии академика А.Е. Ферсмана в 1921 году была подготовлена и проведена первая советская экспедиция по проверке поступающих сообщений о падении метеоритов на территории СССР. Ученик Вернадского Леонид Алексеевич Кулик стал одним из первых и самых известных исследователей тунгусского взрыва, он организовал и возглавил шесть специализированных научных экспедиций к месту падения тунгусского тела.
Серьезную помощь радиевому проекту Вернадского оказал известный российский банкир, предприниматель и меценат Павел Павлович Рябушинский. Надо отметить, что представители династии Рябушинских сочетали в себе качества предпринимателей, государственных деятелей, банкиров и ученых. Они поддерживали тесные контакты с Императорской академией наук, а главное, умели улавливать самые перспективные направления научного поиска и оказывали им всяческую поддержку. В 1913 году в личном кабинете П.П. Рябушинского на Пречистенском бульваре Вернадский зачитывает свой знаменитый доклад «О радии и его возможных месторождениях в России», где ученый сформулировал мысль о том, что радиоактивные элементы содержат в себе огромную энергию, которую в обозримом будущем можно будет извлечь.
В следующем 1914 году усилиями Вернадского организуется отделение радиологических исследований в Минералогической лаборатории при Геологическом и минералогическом музее Академии наук. В 1915 году на основе этого отделения образуется Радиологическая лаборатория. Уже в 1916 году сотрудник лаборатории Л.А. Чугаев выпускает важнейшую работу — «Радиоэлементы и их превращения».
Наконец, в январе 1922 года по инициативе и под руководством Вернадского происходит слияние Радиевой лаборатории Академии наук, созданной на базе Коллегии по организации и эксплуатации пробного радиевого завода, Радиевого отделения Государственного рентгенологического и радиологического института, созданного 29 сентября 1918 года, и Радиологической лаборатории. Воплощается в жизнь давнишняя мечта Вернадского — создается долгожданный Радиевый институт. Это первая в СССР специализированная организация, занявшаяся изучением свойств радиоактивных веществ, разработкой способов их получения и применения.
Вот как в то время Вернадский описывал положение этого института для высоких советских инстанций:
«Организация Государственного Радиевого Института, завершившая работу, которая шла при Российской Академии Наук с 1911 года, не может быть доведена до конца без тесной связи с аналогичной работой на Западе и без приведения его оборудования к уровню современного знания. [...] … в области радия нельзя пополнить и организовать Институт, пользуясь только тем, что находилось на территории России, лишенной нормальной связи с жизнью культурного человечества. Ибо в период 1914–1921, а особенно в 1918–1922 в этой области достигнуты огромные успехи [...] сохранение работы Радиевого института … является в наше время одной из таких задач, которые государственная власть
не может без огромного, может быть непоправимого, вреда для дела откладывать. Я это утверждаю, потому что ясно сознаю возможное значение этой работы и возможный — мне кажется, в конце концов неизбежный переворот в жизни человечества при разрешении проблемы атомной энергии и ее практического использования. Это не сознается еще общественным мнением, но сейчас у нас общественное мнение не имеет форм для своего выявления, и с этим приходится считаться при учете создавшегося положения».Фрагмент речи В.И. Вернадского на первом публичном заседании совета Государственного радиевого института при РАН.
В связи с этим нельзя обойти вниманием важный вопрос об отношении Вернадского к советской власти. Как следует из личных дневников, Вернадский довольно неоднозначно относился к процессам, происходившим в те годы в Советской России, и это скептическое отношение он сохранил на протяжении всей своей жизни. Наряду с этим Вернадский отдавал должное Советской власти, понимая, что именно благодаря ее усилиям в стране была разбужена мощная социальная энергия, немалая часть которой была направлена на развитие науки.
Дневниковые записи как нельзя лучше демонстрируют неоднозначное отношение Вернадского к непростым процессам, происходившим в те годы в Советской России. Приходят на ум пророческие слова министра иностранных дел Веймарской республики Вальтера Ратенау, погибшего в 1922 году от рук боевиков немецкой националистической организации «Консул»: «Даже эпоха тирании достойна уважения, потому что она является произведением не людей, а человечества, стало быть, имеет творческую природу, которая может быть суровой, но никогда не бывает абсурдной. Если эпоха, в которую мы живем, сурова, мы тем более должны ее любить, пронизывать ее своей любовью до тех пор, пока не сдвинется тяжелая масса материи, скрывающей существующий с ее обратной стороны свет».
Следует отметить, что фамилия Вернадского очень часто встречается в книгах приема посетителей Сталина, будущего куратора советской атомной программы В.М. Молотова и других высших руководителей СССР. В письме к Сталину от 28 декабря 1931 года Вернадский писал: «Изучение космических лучей и ядра атомов должно привести нас к открытию новых, мощных источников энергии. Мы стоим перед будущим господством радиоактивной энергии, более мощной, чем электрическая». В 1933 году Вернадский поднял вопрос о получении тяжелой воды. В связи с его предложением в начале 1934 года Президиум АН СССР создал под его председательством специальную Комиссию по тяжелой воде. А в 1939 году Вернадский во время очередной встречи с Молотовым указывает на необходимость развертывания в стране широкомасштабной добычи урана.
В то время перед сотрудниками ГЕОХИ (Институт геохимии и аналитической химии, созданный на базе Лаборатории геохимических проблем АН СССР) была поставлена задача найти быстрый способ разделения смесей редкоземельных элементов. Под редкоземельными элементами (РЗЭ) обычно подразумевают лантаниды (La — Lu) вместе с иттрием. Иттрий по величине ионного радиуса близок к диспрозию и гольмию, трехвалентен. Он сопровождает лантаниды в минералах, образует соединения, близкие по свойствам к соединениям лантанидов. В соответствии со структурой электронных оболочек иттрий в Периодической системе элементов «прописан» под № 39, а фактически «живет» под № 57, между диспрозием и гольмием.
«Тяжелые» РЗЭ, от гадолиния до лютеция, образуют «иттриевую» подгруппу. В их смеси, выделенной из природного сырья, всегда доминирует иттрий. Вот еще одна причина, по которой, говоря о лантанидах, никак нельзя обойти этого ближайшего их родственника.
История открытия РЗЭ начинается с 1794 года, когда была найдена «иттриевая земля», а затем, в 1803 году, «цериевая земля» (в то время «землями» называли окислы). Открытие отдельных элементов было сопряжено с большими трудностями и заняло более 150 лет. Последним из лантанидов был открыт элемент № 61. В 1945 году в продуктах деления урана был обнаружен радиоактивный изотоп элемента № 61; позже он был получен бомбардировкой нейтронами ядер неодима. Элементу № 61 было дано название «прометий». Редкоземельные элементы доставили много неприятностей Менделееву при попытках разместить их в Периодической системе. В первом ее варианте, относящемся к 1869 году, Менделеев не включил их в таблицу, а записал на полях, то есть отнес их к «безместным» элементам.
Колебания Менделеева были связаны с тем, что в то время не были выделены отдельные РЗЭ и их атомные веса не были точно установлены. Трудности при разделении смесей РЗЭ объяснялись исключительной близостью химических и физических свойств и этих элементов, и их соединений.
Характерный пример — судьба элемента дидима. В 1839 году Мосандер выделил из «цериевой земли» лантан, а три года спустя показал, что, кроме лантана, соединения которого бесцветны, есть там и другая «земля», дающая розовые соли. Она-то и была названа «окисью дидима». Во всех первоначальных вариантах таблицы Менделеева «дидим» фигурировал как равноправный элемент, и только в 1882 году Браунер с помощью спектрального анализа показал, что никакой это не элемент, а смесь двух элементов. Еще через три года из дидима был выделен дающий зеленые соли празеодим («зеленый близнец», Рr). Второй «близнец» получил имя «неодим», Nd.
В 80-х годах прошлого века самым распространенным промышленным способом разделения смесей РЗЭ стал экстракционный метод, основанный на различии в устойчивости комплексных соединений отдельных РЗЭ в зависимости от рН-среды. Благодаря пониманию процессов, происходящих при разделении смесей РЗЭ в присутствии комплексообразующих веществ, открылась возможность управлять этими процессами и добиваться не только разделения смесей, но и получения индивидуальных РЗЭ в чистейшем виде в промышленных масштабах. Немалая заслуга в организации этих работ принадлежала выдающемуся ученому и организатору науки Владимиру Ивановичу Вернадскому.
Текст: Алексей Комогорцев
Фото: Архив РАН, Фонд имени В.И. Вернадского, Комиссия по разработке научного наследия академика В.И. Вернадского.