Вселенная океана. Как устроена стихия, которая формирует нашу планету - Хелен Черски
Может, Аристотель и ошибался насчет природы солености океана, но он высказал важную и в своей основе верную мысль: соль есть то, что образуется, если удалить всю влагу, содержащуюся в морской воде. Представьте, что у вас есть неглубокий таз с пологими стенками. Вы наливаете туда морскую воду и даете ей испариться. В таком случае внутри останется несколько отчетливых белых ободков, а это уже косвенный знак того, что «морская соль» не является чем-то однородным. В ее состав входят все химические элементы, которые встречаются на нашей планете и по воле природы оказались растворены в океане. Все началось много миллионов лет назад, когда Земля представляла собой раскаленную негостеприимную пустыню, окутанную плотной атмосферой с повышенной концентрацией углекислого газа. Ландшафт состоял из голых камней, регулярно орошаемых кислотными дождями. При взаимодействии кислот с каменистой породой высвобождались атомы вполне определенных веществ: натрия, калия, магния и кальция. В периодической системе эти элементы находятся в левом верхнем углу, из чего следует, что каждый такой атом стремится отдать один или два электрона и перейти в состояние положительно заряженного иона. Отсюда – их хорошая растворимость в воде[32]. Но наша молодая планета отличалась еще и невероятной вулканической активностью. Земная твердь непрерывно шипела и содрогалась, ее недра клокотали. Вулканы выбрасывали в атмосферу колоссальные объемы сернистых газов и хлороводорода (высокоактивного соединения ионов водорода и хлора). В результате в океан попали и отрицательно заряженные ионы: сульфатные и хлоридные. В океане все названные ионы – как положительные, так и отрицательные – распределяются между молекулами воды, которые окружают их в соответствии с полярностью и удерживают на расстоянии друг от друга. В литре морской воды содержится 18,9 грамма хлорида, 10,6 грамма натрия, 2,6 грамма сульфата, 1,3 грамма магния, 0,4 грамма кальция и 0,4 грамма калия, а также – в незначительном количестве – множество других ионов[33]. Пока эти компоненты пребывают в растворенном состоянии, взаимодействие между ними минимально. Но стоит воде исчезнуть, и положительно заряженные ионы объединяются в пары с отрицательно заряженными, образуя твердые соли. Процесс протекает последовательно: первыми возникают соединения, обладающие плохой растворимостью. Вот так и выходит, что при испарении морской воды на стенках сосуда остаются белые ободки. Самая массовая из этих комбинаций – хлорид натрия, обыкновенная пищевая соль. По сути дела, океан выступает в роли своеобразного брачного агентства: он «сводит» хлоридные и натриевые ионы, давая им возможность вращаться в одной среде, но близко сойтись они могут, лишь когда вода деликатно отойдет в сторону. Итак, морская соль есть сухой остаток, получаемый при испарении воды, и состав этого остатка повсюду одинаков.
Гурманы, признающие только стопроцентную морскую соль, могут не слишком переживать. В их кулинарном снобизме есть свой резон: хотя химический состав самой соли постоянен, никогда нельзя исключать, что в той или иной точке планеты природа не разбавила это блюдо какими-то приправами. Конечно, вся доступная нам соль изначально происходит из океана, но основная ее часть уже не один миллион лет как пребывает на суше. Да, мы могли бы получать соль выпариванием морской воды, однако для нагрева понадобится слишком много энергии. Куда проще добывать соль в местах, где солнце уже несколько тысячелетий назад выполнило за нас всю тяжелую работу. Каменная соль образуется при высыхании мелководных морей: они сбрасывают свой соляной балласт в виде мощных кристаллических отложений, и те вновь становятся частью суши. Независимо от того, естественным или искусственным путем испаряется вода, в неочищенной соли почти всегда присутствуют мельчайшие примеси водорослей, бактерий, а также (в случае каменной соли) других минералов. Этим и объясняются возможные вариации цвета и вкуса, за что охотно платят поклонники «интересных» сортов. Взять, к примеру, розовую или черную соль: специфический химический состав – следствие тех геологических условий, в которых находилось древнее вещество после того, как получило прописку на суше. Что же касается всем знакомой поваренной соли, то за счет промышленной очистки в ней не содержится практически ничего, кроме «скучного» хлорида натрия.
Джон Бьюкенен, работавший на борту «Челленджера» в 1870-х годах, слабо представлял себе, откуда берется соль. Но именно ему как главному химику экспедиции было поручено определить, много ли в океане соли и, главное, как она распределена: одинакова ли ее концентрация в разных географических зонах и на разных глубинах? Для нормального химического анализа потребовались бы филигранные манипуляции с хрупкой лабораторной посудой – дело невозможное, когда палуба постоянно ходит ходуном. И тогда Бьюкенен соорудил гениальное по своей простоте и надежности измерительное устройство. Он знал, что с ростом солености воды увеличивается и ее плотность, а значит, удельный вес можно считать мерой солености. Сконструированный им прибор выглядел как полый стеклянный цилиндр, по плотности сопоставимый с морской водой и имеющий в верхней секции длинную узкую трубку. Когда этот «поплавок» помещали в сосуд с исследуемым образцом, он погружался до определенного уровня, оказываясь выше или ниже в зависимости от плотности воды[34]. Верхняя узкая часть имела шкалу, что позволяло считывать точные показания. Систему закрепили на особой подвесной платформе в центре судна: таким образом образцы не страдали от качки. За четыре года экспедиции Бьюкенен провел две тысячи подобных измерений, став первым в истории ученым, составившим карту солености всего Мирового океана[35]. Он пришел к выводу, что соленость океанических вод варьируется незначительно, в пределах 10 %, однако в рамках этого узкого диапазона существуют явно выраженные закономерности. В частности, было установлено, что соленость меняется с глубиной, а вода в Атлантике более соленая, чем в Тихом океане. В современной океанологии для измерения солености применяется так называемая Шкала практической солености. Соответствующие расчетные значения (практические единицы солености, ПЕС) в большинстве случаев соответствуют массовым долям, то есть количеству твердых веществ в
Ознакомительная версия. Доступно 27 из 133 стр.