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LABORATÓRIO CIENTÍFICO INFANTIL
Sobre a Lua, mercúrio e terremotos. Laboratório de Ciências para Crianças
Diretório / Laboratório de Ciências para Crianças O truque simples de Stakheev funcionou perfeitamente. À sua pergunta - com o que associo a palavra "mercúrio" em primeiro lugar - eu, como Yuri Ivanovich sugeriu de antemão, respondi honestamente: com um "termômetro". É sempre uma pena quando você é pego em pensamentos estereotipados. Claro, se você forçar a memória, poderá se lembrar das lâmpadas fluorescentes de mercúrio, que a "prata líquida" era uma das substâncias favoritas dos alquimistas, que o mercúrio é um metal conhecido desde os tempos pré-históricos ... E ainda um termômetro.
Por que comecei com esse fato aparentemente comum? Porque na história milenar do mercúrio, os cientistas soviéticos escreveram recentemente uma página completamente nova, surpreendente em originalidade. E mais uma coisa - falaremos apenas sobre o pensamento não estereotipado, que combina associações incomuns e uma lógica de pesquisa harmoniosa, perseverança e paciência no caminho para a meta. Talvez seja por isso que esta história, contada por um pesquisador sênior do Laboratório de Química Espacial do Instituto de Geoquímica e Química Analítica da Academia de Ciências da URSS, é como uma espécie de história de detetive científico. Tudo começou há vários anos, quando a estação automática Luna-13 entregou amostras de solo lunar à Terra. Os cientistas tiveram que esclarecer a estrutura da crosta lunar - pelo menos aquela parte dela, à qual o amostrador alcançou. E o primeiro passo foi organizar as amostras na mesma ordem em que a estação as colheu. Antes disso, todas as amostras permaneciam, por assim dizer, anônimas - todas eram misturadas em um recipiente. Assim, as rochas lunares foram parar no laboratório de química espacial. Para saber a que profundidade esta ou aquela amostra foi retirada, era necessário encontrar diferenças em sua composição química. Estudos espectrais mostraram que na Lua existem praticamente todos os mesmos elementos que na Terra - molibdênio, chumbo, ferro, mercúrio ... Mercúrio interessou os cientistas acima de tudo. Ela, segundo os pesquisadores, poderia servir como o guia mais confiável em seu trabalho. A ideia era a seguinte. A temperatura na superfície da lua varia muito durante o dia. Faz frio lá à noite - menos 150 °. E durante o dia - mais 150 ° C. E o mercúrio é uma substância líquida e volátil. Durante o dia, o mercúrio contido nas camadas superiores evapora ativamente. Camadas mais profundas esquentam menos, portanto, mais mercúrio deve permanecer nelas. Foram essas diferenças que tiveram que ser detectadas com a ajuda de um dispositivo especialmente criado para esse fim. O dispositivo nesta história desempenha um papel especial, então vamos nos debruçar sobre ele com mais detalhes. Primeiro, teve que ser inventado. É verdade que existiam aparelhos de controle sanitário da atmosfera, mas sua sensibilidade, segundo estudos espectrais da lua, era cerca de mil vezes menor do que o necessário para determinar a concentração de mercúrio no solo lunar. E outros aparelhos, mais sensíveis, estão associados à radioatividade e não podem funcionar continuamente por muito tempo. A parte principal do novo eletrodoméstico foi comprada ... em uma loja de eletrodomésticos. Este é um dispositivo cosmético portátil para bronzeamento artificial "Photon" no qual é instalada uma lâmpada de mercúrio, que emite luz ultravioleta. O vapor de mercúrio é conhecido por brilhar no ultravioleta. Além disso, a intensidade do brilho é proporcional à concentração de mercúrio. Eles pegaram a lâmpada "Photon", esculpiram um cilindro de metal com dois orifícios em um ângulo de 90 °. De um lado, uma lâmpada brilha em tal cilindro, do lado oposto, uma fotocélula parece. Se ar contendo vapor de mercúrio for bombeado através do cilindro, a fotocélula "vê" o brilho e o converte em corrente elétrica. Quanto mais forte o brilho, mais forte a corrente. Mas este é apenas um diagrama esquemático. A coisa mais difícil em um dispositivo real era encontrar um escurecimento adequado. Os raios da lâmpada são repetidamente refletidos das paredes internas do cilindro e incidem sobre a fotocélula. E o brilho dos vapores é tão fraco que mesmo um raio refletido mil vezes pode ser mais forte. O que quer que eles fumassem dentro do cilindro - com vela, gás, carvão ... Finalmente, eles encontraram o revestimento mais preto para os raios ultravioleta. Ele recebeu fuligem da casca de bétula. O aparelho passou a funcionar com sensibilidade até então desconhecida. Os resultados das primeiras medições mostraram repentinamente que o mercúrio no solo lunar é quase a metade do esperado. Decidimos verificar novamente esses resultados. Agora o mercúrio se tornou ... mais. Outra série de experimentos de verificação, literalmente uma hora depois. A concentração de mercúrio está aumentando... Qual é o problema? Dispositivo com defeito? Foi recalibrado, verificado... Infelizmente, novos experimentos deram a mesma imagem. Descobriu-se que a princípio o mercúrio do solo desapareceu em algum lugar e depois voltou lentamente. Por que o mercúrio está desaparecendo? As amostras para experimentos foram esmagadas ao ar. Talvez seja quando o mercúrio evapora? Mas, ao mesmo tempo, o solo não esquentava nada, não havia imitação de dia e noite lunar aqui. E ainda assim decidimos dar uma olhada. A próxima porção do solo não foi triturada, mas, tendo sido isolada da atmosfera, foi dissolvida em ácido. Tudo se encaixou - o experimento provou que quase metade do mercúrio se perde sob pressão. Mas como isso pode ser explicado? Apresente tal hipótese. A destruição da amostra sob pressão é precedida por microcisalhamentos na rocha. O mercúrio dentro de um pedaço de rocha está localizado nas faces dos grãos-cristais que compõem esse pedaço. Agora vamos usar uma analogia distante, mas, segundo os pesquisadores, bastante precisa. Imagine um sanduíche de manteiga coberto com outro pedaço de pão. Se uma peça for movida em relação à outra, o óleo será espremido. O mesmo pode ser dito para o mercúrio. É exposto durante a destruição da rocha e começa a evaporar intensamente. Agora era necessário responder de alguma forma à segunda pergunta: de onde vem o mercúrio? Então eles se lembraram do chamado "paradoxo do mercúrio". Em meteoritos, um enorme, milhares de vezes maior que em rochas terrestres, o conteúdo de mercúrio foi encontrado muitas vezes. Além disso, eles notaram: quanto mais tempo o meteorito ficava na coleção do museu, mais mercúrio ele se tornava. Amostras de solo lunar, quando foram retiradas sob uma tampa de vidro lacrada, também foram expostas ao ar livre por algum tempo antes do experimento de verificação. Uma ideia nasceu - e se compararmos a taxa de acúmulo de mercúrio por meteoritos que ficaram por um certo tempo no museu e solo lunar? Descobriu-se que as velocidades são aproximadamente as mesmas! Assim, a segunda pergunta foi respondida. Amostras de rocha lunar, como uma esponja, absorvem mercúrio da atmosfera terrestre. Mas, como sempre acontece na pesquisa científica, quando um enigma é resolvido, novos surgem. Por que há tanto mercúrio na atmosfera da Terra? Por que as rochas terrestres não o acumulam? Como o mercúrio entra na atmosfera? Os funcionários do laboratório de química espacial fizeram expedições longas, distantes, mas bastante terrestres, armados com seu dispositivo. O resultado foi uma nova compreensão do papel do mercúrio nos processos terrestres. Aprendemos na escola sobre o ciclo na natureza da água, carbono, nitrogênio ... Agora esta lista foi complementada pelo mercúrio. Além disso, sem o conhecimento das regularidades do ciclo do mercúrio, como ficou claro, é impossível formar um quadro completo dos complexos processos geoquímicos, biológicos e físicos que ocorrem na biosfera. Durante as expedições, os cientistas descobriram que, das profundezas do planeta, o mercúrio sobe pelas rochas junto com a chamada respiração gasosa da terra. O mercúrio liberado na atmosfera é então levado pela chuva para se encontrar de volta ao solo. As medições feitas durante as expedições também trouxeram novos mistérios. Quando as medições começaram, a princípio a concentração de mercúrio no ar aumentou. Isso durou cerca de uma semana. Então a concentração começou a diminuir. E uma semana depois voltou a crescer. Como se dá essa periodicidade quinzenal? Os cientistas sugeriram que a culpa é da lua. Ele levanta ondas de marés oceânicas de um metro de comprimento, faz a crosta terrestre subir e descer exatamente com a mesma frequência. Ao mesmo tempo, tensões e rachaduras aparecem nas profundezas da terra. O mercúrio neste momento evapora mais intensamente das entranhas. Pensando nesse fato, os pesquisadores também se lembraram do enigma da imprensa, que “roubou” mercúrio do solo lunar. Na verdade, em ambos os casos, o motivo da intensa evaporação do mercúrio foi o mesmo ... Mas afinal, durante os terremotos, como os geofísicos já haviam descoberto, surgem exatamente as mesmas condições! Pouco antes da catástrofe, as tensões aumentam no subsolo, o número de rachaduras nas rochas aumenta. Isso significa que antes de um terremoto perto de sua fonte, a concentração de mercúrio também deve aumentar! O dispositivo foi levado para áreas de alta sismicidade. Os estudos foram realizados no Turquemenistão, Tajiquistão, Quirguistão. Não houve grandes terremotos nessas áreas naquela época. Mas houve muitos pequenos ataques clandestinos. E o dispositivo imediatamente provou ser um previsor muito confiável. Quatro ou cinco dias antes do terremoto, o dispositivo previu: haverá um empurrão! Em sete casos em dez, as previsões se mostraram corretas. E agora os cientistas estão trabalhando para aumentar a confiabilidade do meteorologista incomum. Autor: A.Fin
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