Прометий в честь чего
Прометий
Прометий / Promethium (Pm), 61
Проме́тий — химический элемент, относящийся к группе лантаноидов. В природе практически не встречается, так как все его изотопы радиоактивны. Впервые был получен искусственно в 1945 году. Самый долгоживущий изотоп — прометий-145 имеет период полураспада 18 лет.
Содержание
История
Прометий как короткоживущий радиоактивный элемент находится в природе в исчезающе малых количествах (по оценкам, его содержание в земной коре составляет несколько сот грамм) и не мог быть открыт аналитическим способом, несмотря на усилия многих исследователей.
Оказавшиеся ошибочными, были заявления в 1924—1926 годах об открытии элемента 61 флоренций в Италии (из бразильского минерала монацита) и иллиний в Иллинойском университете в Урбана-Шампейн в США.
Только в 1945 г. американские химики Д. Маринский, Л. Гленденин и Ч. Кориэлл выделили прометий из продуктов деления урана с помощью ионообменных смол.
Происхождение названия
От имени мифического героя Прометея, защитника людей и их создателя, похитившего у Зевса огонь и передавшего его людям.
В 1950 г. Комиссия по атомным весам IUPAC дала элементу 61 название прометий, все старые названия — иллиний, флоренций, циклоний и прометей — были отвергнуты.
Получение
Металлический прометий получают металлотермией из PmF3. Выделяется 147 Pm из смеси радиоактивных изотопов различных элементов, образующихся в ядерных реакторах.
Применение
Прометий-147 (период полураспада 2,64 года) используется для производства радиоизотопных источников тока, где он применяется в виде оксида Pm2O3, и благодаря тому что в его излучении при распаде отсутствуют гамма-лучи, он сравнительно безопасен. Мощность, выделяющаяся в оксиде прометия (при плотности в спеченном состоянии около 6,6 г/см³), приближается к 1,1 Вт/см³.
Биологическая роль
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Прометий» в других словарях:
ПРОМЕТИЙ — искусственно синтезированный радиоактивный хим. элемент, символ Pm (лат. Prometium), ат. н. 61, относится к лантаноидам; в природе не обнаружен. Искусственно получено около 20 изотопов прометия. Самый долгоживущий их них прометий 145 с периодом… … Большая политехническая энциклопедия
ПРОМЕТИЙ — (символ Рm), радиоактивный химический элемент, металл, относится к ЛАНТАНОИДАМ. Был впервые получен 1941 г. путем бомбардировки НЕОДИМА и ПРАЗЕОДИМА. Прометий встречается в малых количествах в урановых рудах. Изотоп 141Рm используется в… … Научно-технический энциклопедический словарь
ПРОМЕТИЙ — (Prometium), Pm, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 61, атомная масса 144,0; относится к редкоземельным элементам; металл. Получен американскими учеными Дж. Мариинским, Л. Гленденином, Ч. Кориелом в… … Современная энциклопедия
Прометий — (prometium), Pm (a. promethium; н. Promethium; ф. promethium; и. prometio), радиоактивный хим. элемент III группы периодич. системы Менделеева, ат.н. 61, ат. м. 145; относится к лантаноидам. Известно 14 изотопов П. с массовыми числами от… … Геологическая энциклопедия
ПРОМЕТИЙ — (Prometium), Pm, радиоактивный хим. элемент III группы периодич. системы элементов, ат. номер 61, относится к лантаноидам. Выделен Дж. Ма ринским (J. Marinsky), Л. Глендениным (L. Glendenin) и Ч. Кориэллом (С. Coryell) из продуктов деления II в… … Физическая энциклопедия
прометий — сущ., кол во синонимов: 3 • лантаноид (15) • металл (86) • элемент (159) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов
прометий — я; м. Химический элемент (Рм), радиоактивный металл серебристо белого цвета, относящийся к лантаноидам (получается искусственным путём; используется в составе с другими веществами в люминесцентных лампах, изготовлении светящихся красок и т.п.). * … Энциклопедический словарь
Прометий — (лат. Prometium) Pm, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы Менделеева, атомный номер 61, относится к лантаноидам (См. Лантаноиды). Известно 16 изотопов П. с массовыми числами 141 154 и 2 ядерных изомера. Самым… … Большая советская энциклопедия
ПРОМЕТИЙ — (лат. Promethium), хим. элемент III гр. периодич. системы, относится к лантаноидам. Радиоактивен; наиб. устойчивый нуклид 145Рm (период полураспада к 18 лет). В природе не найден, образуется при делении нуклида 235U в ядерных реакторах. Назван по … Естествознание. Энциклопедический словарь
Прометий (Pm) Prometium
Быстрый поиск по тексту
Открытие Прометия
В 1907 году, когда были открыты последние элементов третьей группы, оказалось, что между неодимом и самарием не хватает еще одного элемента. Такой вывод они сделали из-за слишком большой разнице в атомной массе. А когда установили номера по порядку, стало понятно, что не хватает элемента 61. Его пытались выделить из других элементов множество ученых, но все безуспешно. То в одной, то в другой стране появлялись сообщения, что был открыт этот элемент, но другие учёные проводя анализ опровергали эту теорию. Но только в 1947 году тремя учеными Маринским, Гленденином и Кориэллом было выделено два изотопа 61 элемента. Этот элемент было решено назвать Прометием. Сейчас 1 грамм прометия стоит 10 миллиардов долларов. Но прометий измеряют не в граммах, а мегабеккерелями. 1 мегабеккерелю соответствует 0,000000003 грамма прометия.
Химические свойства элемента
Существует достаточно много изотопов прометия. Ученые насчитывают более 30. Все изотопы этого элемента радиоактивны. Сам элемент обладает типичными свойствами для материалов лантаноидной группы. Однако есть и свойство которые отличаются, но эти отличия чаще всего незначительные. Из-за уменьшения радиусов атомов и ионов происходят монотонные изменения свойств. Чаще всего можно встретить прометий третьей степени окисления. Однако у него существует и вторая, но в таком состоянии он нестабилен.
Основным соединением прометия является соединение с кислородом и кислотами. Во влажном воздухе происходит медленное окисление металла. Однако в тонкодисперсном состоянии эта реакция происходит намного быстрее. При этом выделяется оксид прометия. А в кислотах прометий очень быстро растворяется.
Также популярны его соединения со следующими неметаллами:
Довольно известно соединение с фтором третьей валентности. При взаимодействии получаются ярко-розовые кристаллы. А при взаимодействии с гидроксидом образуется коричневатый осадок и соли прометия. Этот осадок абсолютно нерастворим в воде. Соли в свою очередь растворяются в воде и обладают желтым цветом.
Физические свойства элемента
В металлическом состоянии прометий обладает серебристо-белым цветом. При комнатной температуре находится в твердом состоянии. Поэтому на внешний вид его достаточно трудно отличить от других редкоземельных металлов. Ученые выяснили, что он находится только в одной модификации – гексагональной.
Плотность этого элемента достаточно большая по сравнению, например, с самарием, и составляет 7,26 кг/дм3. Температура плавления большая и составляет 1172 градуса по Цельсия. Температура кипения больше почти в три раза – 3300 градусов по Цельсия.
Из-за того, что прометий не выделят гамма-излучения, а бета лучи имеют низкую энергию его можно легко использовать без особых сильно защитных приспособлений. Его часто применяют для производства:
Производство Прометия
В чистом виде найти прометий в природе невозможно. Однако его наличие обнаружили не звезде HR465 галактики Андромеда. Его выделяют из некоторых минералов: монацита, эвксенита, лопарита. Именно поэтому его производство возможно только в специальных лабораториях. На этот процесс затрачивается очень много денежных и человеческих ресурсов. Именно поэтому на рынке данный металл среди других редкоземельных металлов является одним из самых дорогих элементов.
Производство происходит преимущественно в Китае. На рынке Российской Федерации данный материал отсутствует и ввоз его на территорию запрещен.
Искусственный синтез Прометия
В специальных лабораториях производство прометия происходит путем металлотермии из фтора прометия. А также с помощью солей. Из растворов солей выделяется особый гидратный осадок, которые в последующем подвергают дегидратации. 147 изотоп прометия выделяют из изотопов радиоактивного характера, используют смесь изотопов от различных элементов. Эти элементы обычно образуются в ядерных реакторах, когда горючее подвергается распаду. Само выделение происходит благодаря хроматографии. При чем выделяют только в виде сульфата или нитрата.
Во всем мире его производят очень мало. Всего несколько сотен граммов в год. Этим также объясняется высокая цена. Большая часть производства принадлежит Китаю и США.
Загадка звездного прометия
Если обратиться к архивам научных журналов, то начало истории звездного прометия, видимо, следует отнести к концу 60-х годов. Вот как оно выглядит в рассказе астронома Чарльза Коули из Мичиганского университета и его коллег из других научных организаций (Astronomy & Astrophysics, 2004, 419, 1087–1093).
HR 465
В конце 60-х годов Коули с коллегами занялся анализом спектров так называемых химически пекулярных звезд (от английского chemical peculiar stars, что по-русски должно бы звучать как ‘звезды с химическими особенностями’; ну да, великий и могучий язык столь легко ассимилирует иностранные слова, что наши астрономы, не задумываясь, употребили кальку с английского вместо изобретения нового термина). В спектрах этих звезд, которых теперь известно за сотню, имеется значительное число линий тяжелых элементов, причем, судя по их интенсивности, с концентрацией в несколько раз большей, чем у Солнца, которое мы считаем типичной звездой третьего поколения. Поиски объяснения этих особенностей дают богатую пищу для размышлений о путях эволюции Вселенной.
И вот в спектрах звезды HR 465 исследователи группы Коули вдруг заметили линии прометия, о чем и рассказали в статье 1970 года. А спектры эти были не новые, их еще в начале 60-х годов получил один из соавторов упомянутой статьи Уильям Бидельман, работавший тогда в Ликской астрономической обсерватории (Калифорния). Коллеги, удивленные сенсационным заявлением Коули и его друзей, провели свой анализ и прометия не нашли. Сенсационность же состояла в том, что никакого прометия в спектре звезды быть не может по определению: это связано с имеющейся у астрофизиков моделью нуклеосинтеза.
Металл в звезде
В соответствии с теорией, термоядерное горение заканчивается синтезом ядер никеля-56. Это радиоактивный изотоп, который в течение нескольких дней за два акта распада становится железом-56 (наиболее распространенным изотопом этого элемента). Через несколько часов после того, как пошел синтез никеля, звезда взрывается и возникающие чудовищные потоки нейтронов, попадая в ядра железа и более легких элементов, нагоревших в звезде, создают все более тяжелые элементы. Межзвездные ветра разносят получившийся газ по галактике, и где-то в местах их завихрений формируются облака. Сжимаясь, они порождают новые звезды уже с повышенным содержанием тяжелых металлов, а также металлосодержащие планеты вроде Земли: собственно, весь земной уран — это пепел взорвавшейся материнской звезды.
Конечно же, в яростных процессах взрыва звезды формируется и прометий. Но спустя несколько десятилетий — космическое мгновение — он весь исчезает, ведь самый долгоживущий изотоп имеет период полураспада всего 17,7 года. Внутри звезды, где некоторое количество тяжелых металлов неизбежно возникает не за счет горения, а при нейтронной бомбардировке, сколько-то прометия может присутствовать. Однако вследствие стратификации тяжелые элементы должны собираться в центре, а легкие уходить на периферию: считается, что именно так сформировалось никелево-железное ядро Земли, когда наша планета была расплавленной каплей. Противодействовать стратификации теоретически могли бы мощные конвекционные потоки и давление света, но звезда HD 965 — холодная, никакой особой конвекции у нее нет. В общем, неоткуда прометию взяться в ее фотосфере, спектр которой только и доступен астрономам. Поэтому недоумение критиков вполне объяснимо.
Прометий: факты и фактики
Чем знаменит прометий? Тем, что его открывали и закрывали столько раз, что он может претендовать на звание чемпиона неопределимости. История начинается с того, что химики достаточно неожиданно открыли за XIX век целую вселенную — мир редкоземельных элементов, оксиды которых составили всевозможные «земли». Свойства этих элементов были близки, разделять их оказалось совсем не просто, одна история с элементами под номерами 59 и 60 чего стоит. Они побывали и одним элементом дидимом, и смесью дидима с самарием (ныне элемент номер 62), пока наконец не выяснилось, что это празеодим и неодим (см. «Химию и жизнь» № 1, 2013). Но вот в руках химиков оказались эти три родственных элемента, и, глядя на них, Богуслав Браунер из Пражского университета, ранее предположивший, что дидим — смесь элементов, высказал мысль: есть еще четвертый — уж слишком велико различие атомных масс неодима и самария. Сделал он это в 1902 году в докладе на конференции Богемской академии и на основании идей, которые зародились в ходе длительной переписки с Д. И. Менделеевым. Однако проверить эту мысль никак не удавалось, пока не наступили времена новой физики, связанной с открытием Х-лучей и радиоактивности.
В 1913 году Генри Мозли, работавший в лаборатории Резерфорда, обнаружил, что можно идентифицировать элементы по спектру рентгеновских лучей. Спустя тринадцать лет американцы из Иллинойского университета объявили, что этим методом они сумели-таки опознать неуловимый элемент номер 61, и назвали его иллинием. «Нет, — воскликнули итальянские коллеги, — все не так! Это мы открыли новый элемент 61 и уже назвали его флоренцием в честь нашей прекрасной Флоренции!» Конец спору положил Вильгельм Прандтль из берлинского Института физической химии и электрохимии им. кайзера Вильгельма, который показал: найденные линии не имеют никакого отношения к элементу 61. Коллеги ему не поверили на слово и стали переделывать американские и итальянские опыты, но чем тщательнее они их ставили, тем яснее становилась справедливость слов Прандтля. В конце концов работавшие в Берлинском технологическом университете Ида и Вальтер Ноддаки, перелопатив за восемь лет более ста килограммов редких земель, тщательнейшим образом разделили их на фракции, выделили неодимовую и самариевую землю и не нашли ничего нового. Точность же их опыта была такова, что будь 61-го элемента в образцах хоть в миллион раз меньше, чем неодима или самария, его бы удалось заметить.
Загадка-61 увлекла многие умы. Были выдвинуты разнообразные гипотезы. Одни считали, что искать его надо не там и не так, как это делают. Другие отмечали, что, видимо, волею судеб, этот элемент просто-напросто самый редкий во Вселенной. Но вот Ида Ноддак, недаром ведущий радиохимик Германии, нашла истинную причину — этот элемент радиоактивен, и у него нет долгоживущих изотопов. В начале 30-х годов такая точка зрения показалась коллегам несколько сумасбродной: ну откуда почти в центре Периодической системы может взяться радиоактивность элемента, это же участь тяжелых элементов, тех, что стоят за ураном. Однако в 1932 году у самария, а в 1934-м у неодима нашли слабую радиоактивность. Последнее открытие прямо означало, что гипотеза Ноддак верна. Ведь неодим, испуская бета-электрон, неизбежно становится элементом 61. А раз тот не накапливается в неодимовой земле, значит, быстро распадается.
Тогда в бой пошли физики и решили создать новый элемент искусственно — бомбардируя быстрыми частицами неодимовую мишень. Начали с бомбардировки ядрами дейтерия, но успеха не достигли. В 1941–1945 годах, по мере совершенствования ускорителей и понимания ядерных реакций, надежды обрести элемент 61 переросли в уверенность, и ему даже придумали имя — циклоний, поскольку главным инструментом получения оказался циклотрон. Однако успех пришел совсем из другой области.
Умеют ли люди получать прометий в промышленных количествах? Да, его по сей день выделяют из отработанного радиоактивного топлива или облученной нейтронами урановой мишени. До 80-х годов это делали и советские, и американские ядерщики, но потом американцы прекратили производство, и сейчас прометий в небольших количествах для исследовательских целей извлекают лишь на предприятиях Росатома. Американцы, впрочем, не теряли надежды и в 2010 году начали опыты по получению прометия-147 в результате облучения мишени из неодима-146 мощным потоком тепловых нейтронов. Для этого используют расположенную в Окридже специальную установку — Изотопный реактор с большим нейтронным потоком (High Flux Isotope Reactor).
Годовое производство реакторного прометия в лучшие годы достигало нескольких сотен граммов в год. А во всей земной коре единовременно находится не более 560 граммов прометия, образующегося в результате спонтанного деления ядер урана.
Откуда прометий в звездах? Этот вопрос уже не первое десятилетие составляет самую главную загадку прометия, и над ней безуспешно бьются многие астрофизики и астрохимики. Пока что ответа не найдено. Более того, злая судьба, преследующая прометий, который то появляется в руках исследователей, то исчезает, не обошла стороной и космическую историю, подробности которой — в следующей статье.
О научной полемике
Коули не растерялся и дал очень интересный ответ критикам, показывающий, во-первых, чем научный метод познания отличается от подгонки фактов под некое устоявшееся мнение, а во-вторых, демонстрирующий почти утраченный стиль ведения научной дискуссии по сложному вопросу, которая, в соответствии с принятыми сейчас обычаями, зачастую перерастает в то, что Стругацкие в романе «Отягощенные злом» образно назвали киданием в оппонента кала и банановых шкурок. Вот обширная цитата из соответствующей статьи.
«Мы думаем, что в целом вопрос об идентификации следов элементов в спектрах звезд значительно тоньше, чем кажется. Обычно идентификация либо есть, либо ее нет, и элемент считают либо присутствующим, либо отсутствующим. Для многих элементов этот подход выглядит упрощенным. Должна быть, по крайней мере, промежуточная категория, о которой теоретики могут рассуждать в зависимости от обстоятельств.
Как это ни удивительно, мы верим, что Вольф и Моррисон согласны с нами: идентификация прометия попадает в эту промежуточную категорию. Основное различие между нами — различие между оптимизмом и пессимизмом. Для нас положительные факторы кажутся весьма значимыми. Тем не менее имеются неясные вопросы, некоторые из которых подняли Вольф и Моррисон. Хотя у нас есть контраргументы, мы не считаем, что на эти вопросы можно не обращать внимания. Только когда ответы на заданные вопросы будут полностью поняты или когда неопровержимые доказательства будут найдены, идентификация может считаться состоявшейся. Поначалу мы думали, что совпадение длин волн дает такое доказательство, но неприменимость формализма Русселя — Боуэна теперь заставляет отложить это заключение».
Необходимые доказательства Коули с коллегами попытался найти в 1976 году, когда провел новое изучение спектров таинственной звезды, но линий прометия в них не нашел. Однако дело о прометии в звездах закрыто не было. Не исключено, что оптимизма добавляли знания о том, что спектр звезды меняется с периодом 22–24 года. Если считать, что на год измерений Бидельмана — 1960-й — приходится максимум интенсивности прометия, то спустя 11–12 лет, то есть на 1971–1972 годы, придется минимум, и, стало быть, спектр HR 465 мерить надо в 1982–1984-м либо в 2004–2008 годах. Однако новых измерений в эти годы проведено не было — видимо, их не удалось включить в плотный график работы.
HD 101065
Но вот наступили 2000-е годы. Техника астрономических измерений выросла колоссально, еще в большей степени выросла мощность компьютеров. И это важно. Ведь чем выше чувствительность детекторов, тем более слабые спектральные линии они различают. Получается частокол линий, разделенных считанными ангстремами. На него накладывают эталонный спектр искомого элемента и. как отмечал Коули в приведенной цитате, раньше все было просто — эталонные линии ложатся на наблюдаемые, и, стало быть, элемент в звезде есть. Однако точным измерениям сопутствует проклятие неопределенности. Теперь ответ не укладывается в термины бинарной логики «да / нет» — нужна мера того, насколько точно совпадает эталонный спектр с наблюдаемым. Для вычисления меры и требуется хитрый расчет на мощном компьютере.
Необходимое оборудование для продолжения работы оказалось в Чили, в Европейской южной обсерватории. И вот Коули, Бидельман и их коллеги получили возможность наблюдать спектры нескольких подозрительных звезд Южного полушария. И оказалось, что прометий точно есть в двух из них — HD 965 и в другой удивительной звезде — HD 101065, или звезде Пшибыльского (она расположена в созвездии Центавра на расстоянии 355 световых лет от Земли).
Эта звезда, открытая в 1961 году уроженцем Польши Антонием Пшибыльским, работавшим тогда в австралийской обсерватории Маунт-Стромло, имеет совершенно фантастический состав — измерения 1972 и 1973 годов показали, что в ней есть уран, торий, а также совершено экзотические актиноиды вроде эйнштейния, америция или кюрия, для получения которых на земле требуются мощные ускорители и изрядная изворотливость инженеров. Причем не считаные атомы, а миллионы или даже миллиарды тонн — иначе мы бы их спектральные линии не разглядели. Свежие измерения Коули с коллегами дали новые доказательства, что прометий в обеих звездах действительно есть. Возможно, будь HR 465 видна из Чили, загадку ее призрачного прометия удалось бы разрешить.
Коллеги пробовали было критиковать новую работу, намекая, что это какая-то неодимовая дрянь попала в эталонные спектры и астрономы такие паразитные линии неодима приняли за прометиевые. Однако Коули держался стойко — отвечал: все предосторожности были соблюдены, расчеты перепроверены, никакого неодима не было и нет, найдены самые что ни на есть настоящие линии настоящего прометия. Как бы то ни было, сейчас считается установленным научным фактом: в двух звездах — HD 965 и звезде Пшибыльского — прометий есть, а в HR 465 находится под подозрением.
Сверхновая или нейтронная звезда?
Следы инопланетян?
Согласно расчету, если с помощью реакторов-размножителей удастся вовлечь в оборот стабильные изотопы уран-238 и торий-232, которые при нейтронном облучении превращаются в делящиеся изотопы плутоний-239 и уран-233 соответственно, на Земле ресурсов для выработки атомной энергии хватит на сотни тысяч лет. Кроме того, при развитии возможностей цивилизации наладится их добыча на других телах Солнечной системы, и тогда этот источник энергии будет служить около миллиона лет, то есть бесконечно долго, с нашей точки зрения. Столь длительное использование порождает слишком много отходов, чтобы их безнаказанно складировать на планете. Есть альтернатива — использовать космос, и самое перспективное — навсегда от них избавиться, отправив на «переплавку» в самый мощный реактор — звезду.
Технически мы можем так сделать уже сейчас, но пока это невыгодно. Однако при возникновении безнадежной ситуации соображения безопасности перевесят соображения экономики, и такой проект станет хорошим способом решения проблемы. Цивилизация, развивающаяся тем же путем, что и мы, неизбежно придет к этой стадии. И тогда продукты деления плутония и урана окажутся в ее фотосфере без всякой нужды в сверхновых или нейтронных звездах. Каков будет след и удастся ли различить элементы искусственного и естественного происхождения? Согласно расчету, наиболее яркими индикаторами как в случае использования плутония-239, так и урана-233 оказываются редкоземельные металлы (рис. 1).
Рис. 1. Если цивилизация захоранивает отходы ядерной энергетики в своей звезде, это проявится обогащением фотосферы редкоземельными элементами, прежде всего празеодимом. Обогащение дано в специфических единицах: процент содержания элемента в отработанном топливе после распада всех радиоактивных элементов, отнесенный к доле этого элемента в солнце (Icarus, 1980, 42, 149–156)
На первом месте стоит празеодим, которого в продуктах ядерной реакции получается гораздо больше, чем его содержание в Солнце; далее следуют неодим, самарий, цезий и лантан. Поскольку Уайтмир и Райт рассчитывали ситуацию, когда все улеглось — все элементы со временем жизни менее ста тысяч лет распались и остались только более стабильные изотопы, то прометий выпал из поля их зрения. Однако если вспомнить: он при распаде дает либо самарий, либо неодим, а изредка — празеодим, очевидно, что с ним в значительной степени связано и превышение этих элементов в гипотетической звезде, у которой есть планеты с технической цивилизацией.
Сколько же топлива надо сжечь и отправить на звезду, чтобы мы заметили следы ее деятельности? Вот расчет. Масса фотосферы звезды класса F0 (это звезда желто-белого цвета массой примерно, как у Солнца, но ярче его в десяток-другой раз) составляет 10 18 т. Из них на естественный празеодим, если судить по Солнцу, должно приходиться 10 10 т. В земной коре, в верхнем слое толщиной 10 км, сосредоточено 10 13 т урана-238. Если его весь превратить в плутоний-239 и сжечь, то получится 10 15 т празеодима. То есть даже если сотая доля этого урана будет сожжена, то выйдет больше празеодима, чем имеется в фотосфере звезды. Чтобы мы могли его заметить, в яркой звезде должно быть в два раза больше празеодима, чем в Солнце, а в неяркой — в десять раз. То есть для достижения результата достаточно утилизировать от 1 от 10% имеющегося в земной коре урана-238. Не так уж и много, хорошей цивилизации это вполне по силам.
Редкие земли в особых звездах
В начале 70-х XX века астрохимики только приступили к изучению химических элементов в звездах. Сейчас накопилась статистика, и можно посмотреть, насколько различаются спектры химически пекулярных звезд с предсказанием Уайтмира и Райта.
Возьмем первую попавшуюся статью, где даны химические составы пекулярных звезд, например, статью Фридриха Купки и его коллег в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2004, 352, 863–876). Предмет статьи иной, но в ней приведены составы восьми химически пекулярных звезд класса F0 и немного более горячих. То есть таких, для которых американские астрономы и вели свой расчет. Если построить зависимости обогащения тяжелыми элементами по сравнению с Солнцем, то выяснится, что у трех звезд они отличны от остальных пяти. На рис. 2 приведен график с четырьмя кривыми: чтобы не загромождать рисунок, одна звезда из упомянутых пяти взята как типичная. Это HD 201601, гамма созвездия Малого Коня. Расположена на расстоянии 118 световых лет от нас, ярче Солнца в 13,4 раза, масса больше в 1,8 раза. Есть подозрения, что она образует двойную систему с карликовой звездой, расположенной на расстоянии 54 а. е., то есть несколько дальше, чем Плутон от Солнца. Как видно, у гаммы Малого Коня содержание редкоземельных элементов повышено по сравнению с солнечным в 10–30 раз (не забываем, что на рисунке — логарифмический масштаб!), но это не выходит из общей тенденции обогащения тяжелыми металлами — стронция, ниобия и молибдена в ней почти в сто раз больше, чем в Солнце. А вот у трех остальных звезд обогащение совсем другое, но различающееся. У HD 137909 и HD 137949 знаковых празеодима и неодима в сотню раз больше, чем в Солнце, а самария, церия и европия — практически в тысячу! Результат измерения не очень похож на расчет, но максимум находится в предсказанной области на границе 50-х и 60-х элементов.
Рис. 2. У трех из восьми случайно взятых звезд с особенностями химического состава есть признаки присутствия высокоразвитой технологической цивилизации. Обогащение дано как десятичный логарифм отношения содержания элемента в звезде к числу его атомов в Солнце
Что это за звезды? Хорошо известна первая из них — бета Северной Короны. Это желто-белый карлик в 114 световых годах от нас, ярче Солнца в 26 раз, а масса — в 2 раза больше. В 10 а. е., то есть примерно на орбите Сатурна, находится звезда-спутник массой почти как Солнце, но ярче его в 7 раз. То есть бета Северной короны схожа с гаммой Малого Коня, однако химический состав принципиально иной. Более того, известно, что звезда покрыта пятнами и именно в них концентрируются металлы, как будто кто-то специально их рассыпал по поверхности звезды. У третьей — HD 188401 — или 33-й звезды Весов — состав отличается малой долей именно знаковых элементов: неодима и самария всего в три раза больше, чем на Солнце. Зато празеодима больше почти в 120 раз, и очень много европия — обогащение в 10 тыс. раз. Подробности про эту звезду найти не удалось, известно, что она несколько горячее первых двух.
Сравнивая все три звезды, трудно отделаться от мысли, что у них имеется какая-то особенность в области 61-го элемента, прометия. Например, если на звезде из созвездия Весов процесс распада гипотетического отработанного топлива не закончен, в ней должно быть много прометия, но мало именно продуктов его распада — неодима и самария. А если процесс зашел далеко, этих элементов получается много. Выглядит так, будто гипотетическая цивилизация у HD 188401 только начала отправлять свои отходы в космос, а у двух других — делает это довольно давно. При этом схожесть профилей обогащения редкоземельными элементами намекает, что эти две цивилизации — ровесники.
Конечно, при нашем нынешнем знании мы не можем подтвердить или опровергнуть полученный вывод, однако внимательное наблюдение за особенностями химического состава звезд с точки зрения Уайтмира и Райта, совмещенные с наблюдениями за ними другими методами, похоже, могут дать неожиданные результаты. Во всяком случае, проверить, есть ли прометий в HD 188401, было бы совсем небезынтересно.