Historia atomu w historii ziemi

W świecie atomów i cząsteczek w głębinach ciał kosmicznych panuje zupełny chaos. Ze stygnących stopionych mas wyłaniają się w spokoju kunsztowne regularne struktury krystaliczne. W burzliwych warunkach na powierzchni Ziemi powstaje nowa forma materii = koloidy, na podłożu których pojawia się życie.

Przeszło 200 lat temu Aleksander Humboldt (1769—1859) w swoich wykładach uniwersyteckich usiłował zgłębić istotę świata. Starał się narysować słuchaczom niezwykły obraz budowy wszechświata. Utwór, w którym rozwinął swoje myśli, nazwał „Kosmos“. Słowo „kosmos“ pochodzi z języka greckiego. Wyrażało ono nie tylko pojęcie świata, lecz również pojęcie prawidłowości i piękna, gdyż Grecy stosowali to słowo zarówno w odniesieniu do budowy wszechświata jak i do piękna człowieka.

W wykładzie Humboldta cały kosmos stanowił zbiór różnorodnych faktów. Opierając się na zdobyczach nauki pierwszej połowy XIX wieku, Humboldt starał się wykazać jedność praw przyrody i chciał doszukać się w obrazie teraźniejszości czegoś więcej niż pojedynczego momentu ze złożonego procesu rozwoju świata. Nie udało mu się to jednak; świat w jego ujęciu rozpadał się mimo wszystko na oddzielne królestwa przyrody. Każde z nich posiadało swoje osobliwości, nie było jakoby między nimi żadnej ogólnej więzi. Według pojęć panujących w wieku XVII i XVIII świat był niezmienny, zbudowany według woli Boga z olbrzymiej ilości niezależnych od siebie jednostek. Stara klasyfikacja rozbijała cały świat na oddzielne szufladki; jakieś granice nie do przebycia rozdzielały poszczególne minerały, rośliny i zwierzęta. Aleksander Humboldt w przeciwieństwie do tych poglądów chciał wykazać, że wszystkie zjawiska przyrody są ze sobą związane. Nie mógł jednak tego uczynić, gdyż brak było faktów, gdyż brakło dowodów, brakło jednostek, które można by przyjąć za podstawę stosunków wzajemnych w otaczającej przyrodzie. Jednostki te są obecnie znane. Są to atomy. Obecnie więc obraz kosmosu zbudowany jest na zupełnie innej podstawie. Prawa fizyki i chemii opowiadają nam o tym, jak rodzi się świat, odsłaniają nam skomplikowaną i długą historię wędrówki poszczególnych atomów.

W środku ciał kosmicznych poszczególne atomy pozbawione były swoich elektronów, stanowiły gołe jądra. Następnie stopniowo wytwarza się bardziej skomplikowana struktura, powstają atomy, z wirującymi wokół jądra atomowego „planetami“ — elektronami. Splatając się i otaczając pierścieniami tych „planet“, w pustynnym świecie stygnących gwiazd rodzą się cząsteczki czyli połączenia atomów. W ten sposób, w miarę ochładzania się ciał niebieskich powstają coraz bardziej skomplikowane struktury — jony, atomy, cząsteczki; tworzą się kryształy — te nowe wspaniałe elementy świata, elementy o najwyższej prawidłowości, o doskonałej postaci geometrycznej, których emblematem jest przeźroczysty kryształ kwarcu, już przez starożytnych Greków nazywany „kristallos“, to znaczy skamieniały lód. Badając budowę skorupy ziemskiej, możemy dostrzec, jak u samej powierzchni Ziemi rozwijają się i rozmnażają te wspaniałe budowle kryształów, jak potem z odłamków tworzy się nowy twór, który nazywamy żywą komórką. Następnie, ulegając prawom ewolucji ożywionej materii, powstają coraz bardziej złożone organizmy — niesłychanie drobne, ledwie widoczne w ultramikroskopie półzwierzęta — półrośliny — półkoloidy, które nazywamy wirusami i wreszcie pierwsze jednokomórkowe organizmy, które w postaci bakterii i wymoczków możemy już dokładnie obserwować w zwykłym mikroskopie. Takie etapy przechodzą atomy otaczającego nas świata i dla każdego z nich można napisać historię jego życia, poczynając od momentu ostygnięcia pierwszego kawałka naszej planety, a kończąc na wędrówkach w żywej komórce.

Kiedyś w chaosie kosmicznym powstało skupienie atomów będących źródłem sił elektrycznych. I oto zaczyna słabnąć ruch termiczny, układ — jak mówią astronomowie — stygnie. Ostatecznie mało nas interesuje, kiedy i kto pierwszy spośród astronomów i filozofów starał się rozwikłać istotę mechaniki tego procesu. Nas interesuje jedynie fakt, że powstaje takie skupienie, w którym stykają się atomy poszczególnych pierwiastków. Szczególnie jednak ważne jest to, że w przybliżeniu znamy skład tego skupienia. Imponujące prace geochemików w naszych czasach wykazują, że skupienie to prawie wszędy, w całym wszechświecie składa się w przybliżeniu w 40% z żelaza, w 30% z tlenu, w 15% — z atomów krzemu, w 10% —z magnezu, 2 — 3% niklu, wapnia, siarki i glinu. Inne pierwiastki, jak np. sód, kobalt, chrom, potas, fosfor, mangan, węgiel występują w mniejszych ilościach. Spis ten wymienia pierwiastki chemiczne, składające się na materię wszechświata. Otaczająca nas przyroda stanowi splątane kłębowisko atomów dziewięćdziesięciu kilku rodzajów, z których jedne występują w olbrzymich ilościach, jak np. żelazo, na którego udział przypada niemal połowa wszystkich atomów, inne zaś tylko w miliardowych częściach procentu.

Stopniowo, przy dalszym ochładzaniu się, wolne atomy tworzą najpierw gazy, a następnie i ciecze. Skupiwszy się w postaci ognistych kropel, podlegają one tym samym procesom, w jakich uczestniczy stopiona ruda w piecu hutniczym. I wbrew oczekiwaniom zagadkę budowy naszej planety rozwikłali nie teoretycy, nie geofizycy, lecz metalurgowie, to jest ludzie, którzy zajmują się wytapianiem metali i w gorących strumieniach ciekłej szlaki nauczyli się rozróżniać losy poszczególnych atomów w piekielnym żarze hutniczego pieca.