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LABORATOIRE SCIENTIFIQUE POUR ENFANTS
À propos de la Lune, du mercure et des tremblements de terre. Laboratoire scientifique pour enfants
Annuaire / Laboratoire scientifique pour enfants L'astuce simple de Stakheev a parfaitement fonctionné. À sa question - à quoi j'associe le mot "mercure" en premier lieu -, comme Yuri Ivanovich l'a suggéré à l'avance, j'ai honnêtement répondu: avec un "thermomètre". C'est toujours dommage d'être pris dans des pensées stéréotypées. Bien sûr, si vous forcez votre mémoire, vous pourriez vous souvenir des lampes fluorescentes au mercure, que "l'argent liquide" était l'une des substances préférées des alchimistes, que le mercure est un métal qui était connu même à l'époque préhistorique... Et pourtant un thermomètre.
Pourquoi ai-je commencé par ce fait apparemment banal ? Car dans l'histoire millénaire du mercure, les scientifiques soviétiques ont récemment écrit une toute nouvelle page, étonnante d'originalité. Et encore une chose - nous parlerons simplement de la pensée non stéréotypée, qui combine des associations inhabituelles et une logique de recherche harmonieuse, de la persévérance et de la patience sur le chemin du but. C'est peut-être pour cette raison que cette histoire, racontée par un chercheur principal du Laboratoire de chimie spatiale de l'Institut de géochimie et de chimie analytique de l'Académie des sciences de l'URSS, ressemble à une sorte de roman policier scientifique. Tout a commencé il y a plusieurs années, lorsque la station automatique Luna-13 a livré des échantillons de sol lunaire sur Terre. Les scientifiques ont dû clarifier la structure de la croûte lunaire - au moins cette partie de celle-ci, à laquelle l'échantillonneur a atteint. Et la première étape consistait à organiser les échantillons dans le même ordre que celui dans lequel la station les avait prélevés. Avant cela, tous les échantillons restaient, pour ainsi dire, anonymes - ils étaient tous mélangés dans un même récipient. Ainsi, les roches lunaires se sont retrouvées dans le laboratoire de chimie spatiale. Pour savoir à quelle profondeur tel ou tel échantillon a été prélevé, il a fallu trouver des différences dans leur composition chimique. Des études spectrales ont montré que sur la Lune, il y a pratiquement tous les mêmes éléments que sur Terre - molybdène, plomb, fer, mercure ... Mercure intéressait surtout les scientifiques. Elle, selon les chercheurs, pourrait servir de guide le plus fiable dans leur travail. L'idée était la suivante. La température à la surface de la lune varie considérablement au cours de la journée. Il y fait froid la nuit - moins 150°. Et pendant la journée - plus 150 ° C. Et le mercure est une substance liquide et volatile. Pendant la journée, le mercure contenu dans les couches supérieures s'évapore activement. Les couches plus profondes chauffent moins, par conséquent, il devrait rester plus de mercure en elles. Ce sont ces différences qu'il fallait capter à l'aide d'un appareil spécialement créé à cet effet. L'appareil dans cette histoire joue un rôle particulier, alors parlons-en plus en détail. Il fallait d'abord l'inventer. Certes, il existait des dispositifs de contrôle sanitaire de l'atmosphère, mais leur sensibilité, selon des études spectrales de la lune, s'est avérée environ mille fois inférieure à ce qui était nécessaire pour déterminer la concentration de mercure dans le sol lunaire. Et d'autres appareils, plus sensibles, sont associés à la radioactivité et ne peuvent pas fonctionner en continu pendant longtemps. La partie principale du nouvel appareil a été achetée ... dans un magasin d'électroménager. Il s'agit d'un appareil cosmétique portable pour le bronzage artificiel "Photon" dans lequel une lampe au mercure est installée, qui émet de la lumière ultraviolette. La vapeur de mercure est connue pour briller dans l'ultraviolet. De plus, l'intensité de la lueur est proportionnelle à la concentration de mercure. Ils ont pris la lampe "Photon", ont sculpté un cylindre en métal avec deux trous à un angle de 90 °. D'une extrémité, une lampe brille dans un tel cylindre, de l'extrémité opposée, une cellule photoélectrique regarde. Si de l'air contenant de la vapeur de mercure est pompé à travers le cylindre, la cellule photoélectrique "voit" la lueur et la convertit en courant électrique. Plus la lueur est forte, plus le courant est fort. Mais ce n'est qu'un schéma de principe. Le plus difficile dans un vrai appareil était de trouver une gradation adaptée. Les rayons de la lampe sont réfléchis à plusieurs reprises par les parois intérieures du cylindre et tombent sur la cellule photoélectrique. Et la lueur des vapeurs est si faible que même un faisceau réfléchi mille fois peut être plus fort. Tout ce qu'ils ont fumé à l'intérieur du cylindre - avec une bougie, du gaz, du charbon ... Enfin, ils ont trouvé le revêtement le plus noir pour les rayons ultraviolets. On lui a donné de la suie d'écorce de bouleau. L'appareil a commencé à fonctionner avec une sensibilité jusqu'alors inconnue. Les résultats des premières mesures ont soudainement montré que le mercure dans le sol lunaire était presque deux fois moins élevé que prévu. Nous avons décidé de revérifier ces résultats. Maintenant, le mercure est devenu ... plus. Une autre série d'expériences de vérification, littéralement une heure plus tard. La concentration de mercure augmente... Qu'y a-t-il ? Appareil défectueux ? Il a été recalibré, vérifié... Hélas, de nouvelles expériences ont donné le même tableau. Il s'est avéré qu'au début, le mercure du sol a disparu quelque part, puis est revenu lentement. Pourquoi le mercure disparaît-il ? Les échantillons destinés aux expériences ont été broyés à l'air. C'est peut-être à ce moment-là que le mercure s'évapore ? Mais en même temps, le sol n'était pas du tout chauffé, il n'y avait aucune imitation d'un jour et d'une nuit lunaires ici. Et pourtant, nous avons décidé de vérifier. La partie suivante du sol n'a pas été broyée, mais, ayant été isolée de l'atmosphère, elle a été dissoute dans l'acide. Tout s'est mis en place - l'expérience a prouvé que près de la moitié du mercure est perdue sous pression. Mais comment cela peut-il s'expliquer ? Émettre une telle hypothèse. La destruction de l'échantillon sous pression est précédée de microcisaillements dans la roche. Le mercure à l'intérieur d'un morceau de roche se situe sur les faces des grains-cristaux qui composent ce morceau. Utilisons maintenant une analogie lointaine, mais, selon les chercheurs, assez précise. Imaginez un sandwich au beurre surmonté d'un autre morceau de pain. Si une pièce est déplacée par rapport à l'autre, l'huile s'écoulera. La même chose peut être dite pour le mercure. Il est exposé lors de la destruction de la roche et commence à s'évaporer intensément. Il fallait maintenant répondre d'une manière ou d'une autre à la deuxième question: d'où vient alors le mercure? Puis ils se sont souvenus du soi-disant "paradoxe du mercure". Dans les météorites, un énorme, des milliers de fois supérieur à celui des roches terrestres, la teneur en mercure a été trouvée à plusieurs reprises. De plus, ils ont remarqué que plus la météorite restait longtemps dans la collection du musée, plus elle contenait de mercure. Des échantillons de sol lunaire, lorsqu'ils ont été retirés de sous un bouchon de verre scellé, ont également été exposés à l'air libre pendant un certain temps avant l'expérience de vérification. Une idée est née - et si on comparait le taux d'accumulation de mercure par les météorites qui sont restées un certain temps dans le musée, et le sol lunaire ? Il s'est avéré que les vitesses sont à peu près les mêmes! Donc, la deuxième question a été répondue. Des échantillons de roche lunaire, comme une éponge, absorbent le mercure de l'atmosphère terrestre. Mais, comme cela arrive toujours dans la recherche scientifique, lorsqu'une énigme est résolue, de nouvelles surgissent. Pourquoi y a-t-il autant de mercure dans l'atmosphère terrestre ? Pourquoi les roches terrestres ne l'accumulent-elles pas ? Comment le mercure pénètre-t-il dans l'atmosphère ? Les employés du laboratoire de chimie spatiale ont fait de longues expéditions lointaines, mais tout à fait terrestres, armés de leur appareil. Leur résultat a été une nouvelle compréhension du rôle du mercure dans les processus terrestres. On apprend à l'école le cycle dans la nature de l'eau, du carbone, de l'azote... Or cette liste a été complétée par le mercure. De plus, sans connaissance des régularités du cycle du mercure, telles qu'elles sont devenues claires, il est impossible de se faire une image complète des processus géochimiques, biologiques et physiques complexes se produisant dans la biosphère. Au cours des expéditions, les scientifiques ont découvert que depuis les profondeurs de la planète, le mercure monte à travers les roches avec la soi-disant respiration gazeuse de la terre. Le mercure libéré dans l'atmosphère est ensuite emporté par la pluie pour se retrouver dans le sol. Les mesures effectuées lors des expéditions ont également apporté de nouveaux mystères. Lorsque les mesures ont commencé, la concentration de mercure dans l'air a d'abord augmenté. Cela a duré environ une semaine. Puis la concentration a commencé à diminuer. Et une semaine plus tard, il a recommencé à pousser. D'où vient cette périodicité bihebdomadaire ? Les scientifiques ont suggéré que la lune était à blâmer. Il soulève des vagues de marées océaniques d'un mètre de long, fait monter et descendre la croûte terrestre avec exactement la même fréquence. Dans le même temps, des contraintes et des fissures apparaissent dans les profondeurs de la terre. Le mercure à ce moment s'évapore le plus intensément des intestins. En pensant à ce fait, les chercheurs se sont également souvenus de l'énigme avec la presse, qui a «volé» le mercure du sol lunaire. En fait, dans les deux cas, la raison de l'évaporation intensive du mercure était la même ... Mais après tout, lors des tremblements de terre, comme les géophysiciens l'avaient découvert à cette époque, exactement les mêmes conditions se présentent! Peu avant la catastrophe, les contraintes augmentent sous terre, le nombre de fissures dans les roches augmente. Cela signifie qu'avant un tremblement de terre près de sa source, la concentration de mercure doit également augmenter ! L'appareil a été emmené dans des zones de forte sismicité. Les études ont été menées au Turkménistan, au Tadjikistan et au Kirghizistan. Il n'y avait pas de tremblements de terre majeurs dans ces régions à cette époque. Mais il y avait beaucoup de petites grèves clandestines. Et l'appareil s'est immédiatement révélé être un prévisionniste très fiable. Quatre ou cinq jours avant le tremblement de terre, l'appareil a prédit : il y aura une poussée ! Dans sept cas sur dix, les prédictions se sont révélées exactes. Et maintenant, les scientifiques travaillent pour augmenter la fiabilité du prévisionniste inhabituel. Auteur : A.Fin
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