Глава 15 Радиоактивное наследство
Как и подобает цепной реакции, она происходит очень быстро. В 1938 физик по имени Энрико Ферми отправился из фашистской Италии в Стокгольм, чтобы получить Нобелевскую премию за работу с нейтронами и атомными ядрами, – и продолжил свой путь, дезертируя вместе со своей еврейской женой, в Соединенные Штаты.
В том же самом году просочилась информация, что два немецких химика расщепили атомы урана, бомбардируя их нейтронами. Их работа подтвердила эксперименты Ферми. Он сделал правильное предположение, что, когда нейтроны раскалывают ядра атомов, дополнительные нейтроны оказываются на свободе. Они разбегаются, как дробинки из субатомного дробовика, и при наличии достаточного количества урана находят и уничтожают и другие ядра. Процесс будет развиваться лавинообразно, и высвободится большое количество энергии. Он подозревал, что это очень заинтересует нацистскую Германию.
Если завтра мы покинем этот мир – предположительно иным способом, чем взрывание самих себя, – мы оставим за собой около 30 тысяч нетронутых атомных боеголовок.
Второго декабря 1942 года на поле для сквоша под стадионом Чикагского университета Ферми и его новые американские коллеги произвели контролируемую ядерную цепную реакцию. Их примитивный реактор представлял собой похожую на улей кучу графитных кирпичей, прослоенных ураном. Вставляя покрытые кадмием, который поглощает нейтроны, стержни, они могли умерить идущее по экспоненте расщепление атомов урана и удержать его под контролем.
Меньше чем через три года в пустыне в Нью-Мексико они сделали прямо противоположное. На этот раз атомная реакция должна была полностью выйти из-под контроля. Была высвобождена невероятная энергия, а через месяц это действие было повторено дважды над двумя японскими городами. Более 100 тысяч человек умерли мгновенно, но смерти продолжались еще долго после исходного взрыва. С тех пор человеческая раса одновременно ужасается и восхищается двойной смертельностью ядерного распада: фантастическим уничтожением и следующей за ней медленной пыткой.
Если завтра мы покинем этот мир – предположительно иным способом, чем взрывание самих себя, – мы оставим за собой около 30 тысяч нетронутых атомных боеголовок. Их шансы взорваться в наше отсутствие равны нулю. Делящееся вещество внутри урановой бомбы разрезано на такие куски, что для достижения критической массы, необходимой для взрыва, они должны удариться друг о друга со скоростью и точностью, недостижимыми в природе. Падение, удары, попадание в воду или прокатившийся по ним валун ни к чему не приведут. В том маловероятном случае, если отполированные поверхности обогащенного урана в разрушающейся бомбе действительно встретятся, если только не будут сжаты со скоростью ружейного выстрела, они слабо зашипят – правда, очень грязным способом.
Плутониевое оружие содержит один шар делящегося вещества, который, чтобы взорваться, должен быть сильно и точно сжат до по меньшей мере вдвое большей плотности. В противном случае это просто ядовитая куча. Но неизбежно произойдет то, что оболочка бомбы проржавеет, открыв радиоактивные внутренности силам стихий. А так как у плутония-239 оружейного качества период полураспада составляет 24 но лет, то даже если у конуса межконтинентальной баллистической ракеты уйдет на разрушение 5000 лет, большая часть содержащихся в нем от 4,5 ДО 9 килограммов плутония еще не распадется. Плутоний будет выбрасывать альфа-частицы – пучки протонов и нейтронов, достаточно тяжелых, чтобы их блокировала шерсть или даже толстая шкура, но губительных для любого неудачливого существа, которое его вдохнет. (У человека 1 миллионная грамма может вызвать рак легких.) За 125 тысяч лет останется менее 450 граммов, но он все еще будет смертелен. Потребуется 250 тысяч лет, чтобы уровень радиации растворился в общем природном фоне Земли.
Но к этому времени всему живущему на планете придется иметь дело со все еще смертельными отходами 441 атомной станции.
Когда крупные, нестабильные атомы, подобные урановым, распадаются естественным путем или когда мы разрываем их на части, они испускают заряженные частицы и электромагнитные лучи, похожие на самые сильные рентгеновские. И те и другие достаточно сильны, чтобы изменять живые клетки и ДНК. А когда эти деформированные клетки и гены воссоздаются и размножаются, мы иногда получаем другую цепную реакцию, именуемую раком.
Поскольку фоновая радиация присутствует всегда, организмы к ней приспособились за счет отбора, развития или иногда просто гибели. Каждый раз, когда мы повышаем природную фоновую дозу, мы заставляем живые ткани реагировать. За двадцать лет до покорения ядерного распада, сначала для бомб, а потом и для электростанций, человечество уже выпустило одного электромагнитного джинна на свободу – в результате нелепой ошибки, которую мы даже не заметили, пока не прошло почти 60 лет. В этом случае мы не заставляли радиацию излучаться, а наоборот, позволили ей к нам проникать.
Этой радиацией были ультрафиолетовые лучи, волны с куда меньшим потоком энергии, чем гамма-лучи, испускаемые атомными ядрами, но внезапно их уровень превысил тот, что был привычным с начала жизни на Земле. Этот уровень все еще растет, и хотя у нас есть надежда исправить это за ближайшие полстолетия, наш преждевременный уход может оставить его в повышенном состоянии на куда большее время.
Ультрафиолетовые лучи помогли создать жизнь, какой мы ее знаем, – и, как это ни удивительно, они же сформировали озоновый слой, нашу защиту от их излишнего воздействия. Когда об изначальную слизь поверхности планеты ударялась ничем не сдерживаемая солнечная УФ-радиация, в некоторый важнейший момент – возможно, под воздействием искры от молнии – загустел первый биологический бульон из молекул. Эти живые клетки быстро мутировали под воздействием сильных ультрафиолетовых лучей, преобразовывая в ходе обмена веществ неорганические соединения в новые органические. Со временем одно из них вступило в реакцию с двуокисью углерода и солнцем в примитивной атмосфере, выдав выброс нового типа: кислород.
Так ультрафиолетовые лучи получили новую цель. Выбирая пары атомов кислорода, соединенных вместе, – молекулы O2, – они разбивали их на части. Две половинки немедленно приклеивались к ближайшим молекулам O2, образуя O3, озон. Но ультрафиолетовые лучи легко отделяли лишний атом от молекулы озона, возвращая ее в состояние кислорода; одновременно освобожденный атом приклеивался к очередной паре, образуя озон, пока под воздействием УФ-лучей не откалывался опять.
Постепенно, начиная примерно с 16 километров над землей, было достигнуто состояние равновесия: происходило постоянное создание озона, его разрушение и воссоздание, таким образом, УФ-лучи были постоянно заняты и не достигали поверхности Земли. По мере стабилизации озонового слоя то же происходило и с жизнью на Земле, которую он защищал. Со временем образовались виды, которые не могли бы выдерживать прежние уровни УФ-облучения. А еще через некоторое время одним из таких видов стали мы.
Однако в 1930-х годах люди начали подрывать озоново-кислородный баланс, сохранявшийся относительно постоянным практически после появления жизни. Именно тогда мы начали использовать в холодильниках фреон (фирменное название хлорфторуглеродов, рукотворных соединений хлора). Кратко называемые ХФУ, они казались настолько неактивными и безопасными, что мы помещали их в аэрозольные баллончики и ингаляторы для больных астмой, вдували в полимерные пены для производства одноразовых кофейных чашек и обуви для бега.
В 1974 году химики из Калифорнийского университета в Ирвайне Ф. Шервуд Роулэнд и Марио Молина начали задумываться о том, куда деваются ХФУ после разрушения содержащих их холодильников или материалов, раз уж они настолько инертны, что не вступают ни с чем в реакцию. Со временем они пришли к выводу, что до сих пор не разрушенные ХФУ поднимаются в стратосферу, где наконец-то находят себе ровню в виде мощных ультрафиолетовых лучей. В процессе уничтожения молекул высвобождается чистый хлор, ненасытный пожиратель свободных атомов кислорода, присутствие которых удерживает ультрафиолетовые лучи подальше от Земли.
Никто не обращал на Роулэнда и Молину особого внимания, пока в 1985 году Джо Фармэн, британский исследователь Антарктиды, не обнаружил, что не хватает части неба. Десятки лет мы растворяли наш УФ-фильтр, смачивая его хлором. С тех пор все страны мира в небывалом взаимодействии друг с другом пытаются вывести из употребления разъедающие озон химикаты. Результаты обнадеживают, но недостаточно: уничтожение озона замедлилось, но процветает черный рынок ХФУ, а некоторые все еще легально производятся для «домашнего употребления» в развивающихся странах. Даже та замена, которую мы широко используем на сегодняшний день, гидрохлорфторуглероды, ГХВУ, всего лишь разрушают озон медленнее, и их тоже планируется прекратить использовать – но пока нет ответа, чем же их заменить.
