Гелий связывают с воздушными шарами и писклявыми голосами, но этот элемент имеет куда большее значение: от медицины до аэрокосмической отрасли. И хотя он заполняет всю Вселенную, на Земле его крайне мало. Чтобы открыть его, потребовалось нечто удивительное — редкое солнечное затмение и извержение одного из самых опасных вулканов планеты.
18 августа 1868 года жители планеты наблюдали полное солнечное затмение. Его полоса тянулась от Африканского Рога до Океании. Это событие вошло в историю как "затмение короля Сиама", потому что расчёты тайского монарха Монгкута (Рамы IV) оказались точнее, чем у европейских астрономов. В этот день французский учёный Пьер Жансен, наблюдавший затмение из индийского города Гунтур, заметил нечто, что навсегда изменило представление о Солнце.
"Я увидел спектральные линии, которых не существовало в записях известных элементов", — писал Жансен в отчёте для Французской академии наук.
Он наблюдал свет через спектроскоп — прибор, который раскладывает луч на цвета и позволяет изучить химический состав источника света. В спектре Солнца он увидел яркую жёлтую линию, не совпадавшую с линиями натрия.
Почти одновременно, в Англии, британский астроном Норман Локьер, впоследствии основавший журнал Nature, заметил ту же аномалию при наблюдении солнечного протуберанца 20 октября 1868 года. Оба учёных, не зная о работе друг друга, направили отчёты во Французскую академию наук 26 октября. Локьер первым предложил название новому элементу гелий — от греческого слова Helios, "Солнце".
"Это было открытие внеземного элемента. Вещество, которое существует в звёздах, но не на Земле", — писал Локьер.
Так родился первый в истории химический элемент, обнаруженный в космосе, а не на Земле.
| Учёный | Год | Место открытия | Метод | Результат |
|---|---|---|---|---|
| Пьер Жансен | 1868 | Индия | Спектроскоп во время затмения | Неизвестная жёлтая линия |
| Норман Локьер | 1868 | Англия | Анализ солнечных протуберанцев | Подтверждение линии |
| Луиджи Пальмиери | 1881 | Италия | Анализ газов Везувия | Обнаружение гелия на Земле |
| Уильям Рамзай | 1895 | Шотландия | Эксперименты с минералами | Выделение гелия из урана |
Долгое время считалось, что гелий существует только в звёздах. Всё изменилось благодаря вулкану Везувию. После одного из его извержений в 1881 году итальянский физик Луиджи Пальмиери изучал газы и пепел, образовавшиеся в жерле вулкана, и неожиданно обнаружил ту самую жёлтую спектральную линию.
"В извержённом материале я нашёл признаки калия, натрия и неизвестной линии, совпадающей с солнечной", — сообщил Пальмиери в письме коллегам.
Это было первое доказательство, что "небесный" элемент может существовать и на Земле. Однако прямое подтверждение появилось только через десятилетие.
В 1895 году британский химик Уильям Рамзай извлёк газ из минерала клевеита и получил вещество, соответствующее солнечному гелию. Так впервые был подтверждён факт, что элемент, открытый на Солнце, присутствует в земных породах. Это стало одним из величайших открытий в истории химии.
Ошибка: считать гелий исключительно "звёздным" элементом.
Последствие: замедление исследований по его выделению из земных источников.
Альтернатива: интеграция астрономических и геологических методов.
Ошибка: игнорировать вулканические газы как источник данных.
Последствие: потеря возможности изучать новые элементы.
Альтернатива: применение спектроскопии в полевых условиях.
Почему гелий долго не удавалось найти на Земле?
Он лёгкий и быстро уходит в атмосферу, поэтому в земной коре его концентрация крайне низка.
Зачем изучать спектр Солнца во время затмений?
Луна закрывает яркий диск, и можно увидеть солнечную корону и линии излучения элементов.
Как вулкан связан с гелием?
Газы, выделяющиеся при извержениях, несут на поверхность элементы, скрытые в недрах Земли.
Почему открытие гелия важно сегодня?
Он используется в криогенной технике, медицинских МРТ, аэрокосмической отрасли и при производстве микрочипов.
Миф: гелий — бесполезный "газ для шариков".
Правда: он жизненно важен для медицины, науки и промышленности.
Миф: элемент был открыт в лаборатории.
Правда: сначала его нашли на Солнце, а только потом — на Земле.
Миф: гелий можно производить искусственно.
Правда: он образуется при радиоактивном распаде урана и добывается из природных источников.
Гелий — второй по распространённости элемент во Вселенной после водорода.
На Земле его чаще всего добывают из природного газа, а не из воздуха.
США контролируют крупнейшие стратегические запасы гелия — в подземных хранилищах в Техасе.
1859 год — Кирхгоф и Бунзен связывают спектральные линии с элементами.
1868 год — Жансен и Локьер открывают гелий в солнечном спектре.
1881 год — Пальмиери впервые фиксирует гелий в газах Везувия.
1895 год — Рамзай подтверждает существование гелия на Земле.
Солнечное затмение и гнев Везувия стали двумя звеньями одной научной цепочки. Они показали, что химия и космос связаны куда теснее, чем считалось. Гелий стал первым элементом, объединившим звёзды и нашу планету — и напомнил, что великие открытия часто рождаются из тьмы и пепла.