Ядра атомов урана, имеющие очень сложное строение, обладают способностью как бы самопроизвольно взрываться. При этом из них с огромной скоростью, в 20–25 тысяч километров в секунду, выбрасываются ядра другого элемента — лёгкого газа гелия, а также мельчайшие частицы электричества — электроны. Кроме того, испускается невидимое излучение, подобное рентгеновским лучам. Оно получило название гамма-лучей.
В любом количестве урана число атомов, взрывающихся каждое данное мгновение, сравнительно очень невелико. Поэтому так медленно и незаметно идет в нем процесс радиоактивного распада. В образовавшихся осколках продолжают действовать внутренние силы: они испытывают ряд новых радиоактивных распадов. Одним из продуктов длинной цепи их превращений и является светящееся вещество — радий. Весь процесс длится чрезвычайно долго — тысячи миллионов лет — и заканчивается образованием устойчивого элемента — свинца. Газ гелий, которым наполняли дирижабли, и всем известный мягкий металл свинец — таковы конечные продукты радиоактивного распада урана.
Никакие природные внешние условия не в состоянии ускорить или замедлить процесс распада урана. Находится ли уран в холодном камне горной вершины или в жидкой лаве вулкана, — скорость его распада не изменяется. Учёные подсчитали, что через каждые 100 миллионов лет от килограмма урана остается только 985 граммов, и, кроме того, образуется 13 граммов свинца и 2 грамма гелия.
И нам сразу становится ясным, какими замечательными природными «часами» может служить уран.
Мы приносим в лабораторию кусок горной породы, содержащей уран, и с помощью точного химического анализа определяем, сколько в нем имеется урана и сколько уранового свинца.
Затем подсчитываем, сколько времени потребовалось для того, чтобы накопилось такое количество свинца, то есть мы узнаем абсолютный возраст горной породы в миллионах лет. Некоторые горные породы способны удерживать в себе без потерь газ гелий. Хорошо удерживает его, например, мелкозернистый базальт. Возраст такой породы можно подсчитать, зная количество накопившегося в ней гелия.
Геологическими часами могут служить и другие медленно распадающиеся радиоактивные элементы — например, радиоактивный калий. Период полураспада этого элемента длится 1 миллиард 310 миллионов лет. Конечным продуктом его распада является газ аргон, который хорошо удерживается в кристаллических горных породах. С помощью «свинцового», «гелиевого» и «аргонового» методов учёными был определен абсолютный возраст многих горных пород земного шара.
