Фрадкин Захарович - Белые пятна безбрежного океана

• Название: Белые пятна безбрежного океана
• Автор: Фрадкин Захарович
• Издательство: Недра
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1983

В книге рассказывается о воде - самом распространенном и в то же время самом загадочном веществе на Земле. Приведены гипотезы, объясняющие происхождение воды на планете, раскрывается роль воды в формировании атмосферы, океанов, климата и как движителя научно-технического прогресса на протяжении всей истории человечества.

---

В чем секрет успеха этого опыта? Все в той же способности воды растворять в себе газы из окружающей среды. А в том числе и кислород. При этом чем выше давление окружающей среды, тем больше кислорода растворяется в воде.

Но плазма каждой клетки живого организма - это прежде всего вода. Таким образом, при достаточно высоких давлениях кислород получает возможность проникать в ткани непосредственно из окружающей среды, не нуждаясь в услугах природного "транспортного средства" - потока крови.

В наше время барокамеры превратились в надежных союзников врачей в борьбе с кислородной недостаточностью, с расстройством дыхательных путей, газовой гангреной и другими заболеваниями.

В 1971 г. в редакцию журнала "Вокруг света" был приглашен Жак Майоль, побивший рекорд погружения в море без всяких дыхательных средств. Ему удалось достичь глубины 76 м. Погружение и возвращение на поверхность заняли 4,5 мин. На вопрос, что он испытывал при этом эксперименте, Жак Майоль ответил:

- Мне бывает так хорошо под водой, что время исчезает. Ни малейшего желания дышать (!): кажется, что под водой можно находиться вечно. Все это очень опасно: можно забыться, пропустить момент, за которым уже нет возврата на поверхность... Вообще-то я считаю, что организм человека, часто и долго находящегося под водой, приспосабливается к морской жизни. Например, под водой устанавливается другой ритм биения сердца. И я уверен, что человек и без помощи технических средств сможет стать подводным жителем.

Присутствовавший на этой беседе летчик-космонавт Борис Егоров поддержал Жака Майоля:

- Да, на глубине 500-700 м у человека есть все шансы (во всяком случае теоретически) стать Ихтиандром без помощи технических средств. Он сможет там плавать, как рыба. Жить как угодно долго. Важно лишь заполнить легкие водой. На глубине 500-700 м легкие человека, по-видимому, смогут усваивать кислород прямо из воды. Подобные опыты уже ставились на мышах, собаках, Они жили под водой. Значит, и человек сможет жить под водой. Но... сможет ли такой человек вернуться на поверхность? Недавно появилось обнадеживающее сообщение - собаку, долгое время жившую в воде, удалось вернуть в обычные условия. Может быть, недалеко и то время, когда очередь дойдет до человека...

В 1974 г. рекорд Жака Майоля был перекрыт сицилийцем Энцо Майорка, прозванного - "живым батискафом". Он нырнул на глубину 87 м. А в 1977 г. Жак Майоль восстановил свое звание чемпиона, достигнув глубины погружения в 100 м! Остается ждать, когда будет покорен и 500-метровый рубеж.

Пушки и подснежники

Одним из аномальных свойств воды является увеличение ее объема при замерзании. Средневековые исследователи, желая испытать силу расширяющейся воды, пробовали замораживать ее в жерлах чугунных пушек. Не выдерживая давления, лопались и чугунные пушки.

Теперь мы знаем, чем вызвана столь большая разрушительная сила замерзающей воды, - все дело в водородных связях, которые при понижении температуры от +4° до 0°С раздвигают молекулы воды, выстраивают их тетраэдр за тетраэдром.

Но взгляните на деревья, которые растут перед вашим домом. Почему они не лопаются даже при самых сильных морозах? Ведь в их стволах более чем достаточно воды. Или обратите внимание, как ранней весной высыпают на заснеженных еще полянах нежные и хрупкие подснежники. По ночам еще подергиваются ледком лужи и леденеют талые сугробы, а подснежникам ничего не делается. Их словно стороной обходит закон, по которому вода легко рвет трубы и пушки.

Конечно, ствол дерева или стебли подснежников обладают большей упругостью, чем металлические стенки труб. Растительные волокна легко растягиваются, и те 10-11 %, на которые увеличивается объем замерзающей воды, для них ровно ничего не значит. Но ведь дерево не сразу промерзает насквозь. Вначале должна заледенеть кора и превратиться в твердую оболочку. А заледенев, должна дать трещины. Так нет же, ничего этого не происходит. Никаких намеков на возможность разделить судьбу чугунных пушек. И самое удивительное заключается в том, что после оттаивания деревья и прочие растения высоких широт возвращаются к нормальной жизнедеятельности. Некоторые виды сибирских растений подвергались замораживанию в жидком азоте до температуры -196 °С (77 К). Ветки вербы выдерживают замораживание до температуры -269 °С (4 К). И никаких разрушительных последствий оттаивания. Не только сохранились клетки, но не погиб, не распался белок.

Разумеется, морозостойки далеко не все растения земного шара. Растительный мир высоких широт прошел длительный путь эволюции, прежде чем приспособился к низким температурам. Некоторые ученые полагают, что тайну морозоустойчивости деревьев следует искать в выработке их тканями особого морозозащитного гормона, который и препятствует гибели клеточного белка.

Пока такой гормон не обнаружен, но если даже поверить, что он все-таки существует, то остается загадкой, как ему удается сделать дерево стойким там, где разлетаются чугунные пушки? Гораздо проще предположить другое: способность дерева при наступлении холодов переводить воду внутри себя в состояние воды II. Напомним, что вода II не замерзает ни при каких земных морозах. Охлаждаясь, она не затвердевает, не расширяется и не образует губительных для клеточной структуры кристалликов льда.

Конечно, все может оказаться гораздо сложнее. Недавно был установлен такой любопытный факт: измерение температуры деревьев показало, что у некоторых из них температура волокон, достигнув 10 градусов ниже нуля (263 К), вдруг перестает понижаться. Что это - самотеплорегулирование?

Таким образом, и в растительном мире вода задает загадки. Разгадка же секрета морозостойкости растительного мира будет иметь для человечества неоценимое значение. Люди по своему желанию сделают морозостойкими любые растения. Тогда цитрусовые рощи раскинутся в тундре, чайные плантации появятся на Северном Урале, а под Архангельском и Мурманском будет зреть виноград.

Одновременно мы научимся переводить и почвенную воду в дерягинскую воду II. Тогда и почва станет незамерзающей, на ней смогут круглый год расти хлеба. И фруктовые сады будут плодоносить круглый год не только на юге, но и за Полярным кругом. К тому же нельзя забывать, что когда-то, вероятно, предстоит осваивать ледяные пустыни Марса, где даже в тропиках ночами трещат морозы под -70 °С. Зато к полудню температура там подымается до +25 °С. Так что с помощью воды II там можно вполне обосноваться и создавать растительный покров.

Машина времени

Анабиоз... Со страниц научно-фантастических произведений он уже давно перекочевал в операционные и в исследовательские лаборатории медиков и биологов.

Охлаждение замедляет все физиологические процессы в организме, облегчает работу хирурга при сложных и длительных операциях на мозге. К тому же низкая температура подавляет деятельность микроорганизмов и вирусов.

Так, зимовщики-исследователи, живущие на самом морозном континенте планеты - Антарктиде, не ведают простудных заболеваний. Антарктида - единственный уголок Земли, где нет гриппа. Это замечательное обстоятельство объясняется тем, что микробы и вирусы не в состоянии приспособиться к суровым условиям "белого континента".

Применение анабиоза предусматривает возможность охлаждения человеческого организма до полного замораживания. Очевидно, вначале будет освоено замораживание отдельных органов, а когда-то в будущем - всего организма. Что даст такое замораживание?

Охлаждение до температуры - 272 °С (1 К) позволит убить в человеческом теле все болезнетворные микроорганизмы, все вирусы. Холод космического пространства позволит исцелить людей от всех неизлечимых ныне недугов.

Однако на пути полного замораживания человека еще множество нерешенных проблем. Одна из них - аномальное расширение воды при замерзании. Образующиеся кристаллики льда должны неизбежно порвать оболочку клетки, разрушить ядро, все ее составляющие. Неотвратимая гибель клеток - вот главное, что тормозит использование при анабиозе самых низких температур.

Но эксперименты по замораживанию тканей убедительно показали, что возвращение к жизни возможно, если охлаждение и последующее оттаивание вести с большими скоростями - 100, 200 °С

в мин и более. Современной технике такие скорости пока недоступны. Дело в том что процесс замерзания должен идти одновременно по всей глубине тела. Замерзать должны одновременно все клетки. Так же сразу они должны и оттаять.

Чем вызвана необходимость таких больших скоростей? Оказалось, что при столь резком снижении температуры вода в клетках не успевает превратиться в лед. Замерзая, она продолжает оставаться водой. Она не расширяется, не разрушает клетку. Короче говоря, быстрое охлаждение переводит внутриклеточную воду в дерягинскую воду II или в близкое к ней состояние.