Следующей по распространению и популярности в природе следует тяжелая вода, также имеющая несколько названий: дейтериевая или тяжеловодородная вода, а также оксид дейтерия. Внешне тяжелая вода выглядит совершенно так же, как и обычная, представляя собой бесцветную жидкость без вкуса и запаха.

Еще выделяют полутяжелую воду, известную также под названиями монодейтериевая вода, гидроксид дейтерия, у которой только один атом водорода замещен дейтерием.

Существует еще и сверхтяжелая вода, в молекулах которой атомы водорода замещены атомами трития. Тритий является радиоактивным изотопом водорода, возникающим в ядерных реакциях, иногда его называют сверхтяжелым водородом. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов. В природе этот элемент образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами воздушной среды. В чистой форме тритиевая вода называется окисью трития или супертяжелой водой. Тритиевая вода содержится в обычной воде, однако распределяется неравномерно. Например, в водоемах материков ее больше, чем в океанах, а в океанских водах возле полюсов больше, чем возле экватора.

Тритиевую воду часто используют как меченое соединение для исследования водного обмена.

Различается вода и по изотопному составу кислорода. Всего же насчитывается не менее 18 ее изотопных разновидностей. Тяжелая вода – обязательный спутник воды обыкновенной, но содержание ее в природных водах определяется таким соотношением: 1 часть тяжелой воды на 6800 частей нормальной. Это очень и очень немного, так что нам нечего опасаться. Впрочем, некоторые опытные данные, требующие, правда, дальнейшей проверки, говорят, что было бы еще лучше для нас и для всего живого, если бы тяжелой воды в обыкновенной содержалось еще меньше. Сейчас уже надежно установлено, что тяжелая вода в больших дозах вызывает гибель организмов, в меньших – действует угнетающе. Тут уж перед нами действительно мертвая вода – без всяких кавычек.

Если мы откроем водопроводный кран и наполним чайник, то там будет не однородная вода, а ее смесь. При этом дейтериевых вкраплений окажется очень немного – примерно 150 граммов на тонну. Получается, что тяжелая вода есть повсюду – в каждой капле! Проблема в том, как ее добыть. Во всем мире ее добыча связана с огромными затратами энергии и очень сложным оборудованием.

Однако некоторые гидрологи уже давно высказывают предположение о том, что на нашей планете возможны природные условия, в которых протиевая и дейтериевая воды расслаиваются друг от друга, так что образуются области с высокой концентрацией оксида и гидроксида дейтерия. Где же следует искать «залежи» тяжелой воды? Предложений много, но реальных среди них единицы: в полярных водах, при речном ледоставе и ледоходе, а также в подземных водах глубочайших пещер.

Между прочим, тяжелая вода пока еще не обнаружена вне Земли, и вполне возможно, что, как и жизнь, она представляет собой сугубо земное явление. Собственно говоря, ничего необычного в этом нет, ведь дейтерий образуется из протия вследствие захвата им нейтрона космического излучения. Так что Мировой океан, ледники и атмосферная влага являются естественными источниками этой странной фракции водной среды.

Общий план поисков гидрологами тяжелой воды включает в основном измерения плотности жидкости, ведь ее разница с обыкновенной водой довольно существенна. Вторым критерием поиска является анализ агрегатного состояния, т. е. процессов застывания и таяния. Существует даже гипотеза «вымораживания» небольших ледников из тяжелой воды в высоких широтах нашей планеты. Но существует и противоположное мнение о том, что воды высоких широт, наоборот, бедны дейтерием. Поводом к этому стали широкомасштабные исследования системы Великих озер на границе Канады и США. Обнаружились пониженное содержание оксида и гидроксида дейтерия, а также сезонные колебания их концентрации, – так, в зимний период парциальное содержание тяжелой воды резко падало. Эти отклонения от нормы связывались с особенностями распределения атмосферных осадков, которые, как принято предполагать, разносят дейтерий по планете.

Сторонники поиска высокоширотных месторождений тяжелой воды аргументированно возражают на доводы американских ученых: если учесть, что через центры кристаллизации в северных реках за короткое время проходят сотни и тысячи кубометров воды, из которых намораживается в лед тысячная доля процента, то и этого будет достаточно, чтобы строить схемы образования «дейтериевых ледников». Более того, энтузиасты приполярной тяжелой воды указывают, что именно присутствием таких концентраций можно объяснить тот доказанный факт, что зимой в северных водоемах процентное содержание дейтерия заметно уменьшается. Да и полярные воды, как показывают пробы, тоже бедны дейтерием, и в Арктике, вполне вероятно, есть районы, где плавают в основном только льдины, обогащенные дейтерием, – ведь рыхлый донный лед появляется первым и тает последним.

Больше того, показали исследования, ледники и льды высоких широт в целом богаче тяжелыми изотопами, чем воды, омывающие льды. Значит, могут встретиться и льдины, обогащенные дейтерием. Дело, как говорится, за малым: нужно найти эти пока еще гипотетические месторождения тяжелой воды.

Между тем биологи и гидрологи уже длительное время проводят эксперименты по влиянию очищенной талой воды на жизнедеятельность животных и растений. Дело в том, что в снеговой влаге содержится меньше тяжелой воды, чем в обычной, взятой из водопровода, реки или колодца. Обнаружилось, что снеговая вода – в полном смысле слова вода «живая».

Развивая тему «живой» талой воды ее исследователи отмечают, что в полярной зоне микроорганизмы особенно бурно развиваются у кромки тающих льдов, то же можно сказать и о горных ледниках в области вечных снегов.

В опытах с различными видами воды было открыто много интересного. Так, в ходе исследования скорости поглощения влаги тканями растений свежесрезанные листья точно взвешивали и на определенное время помещали в сосуды с водопроводной водой, талой и кипяченой, причем последнюю ввели в эксперимент как «антипод» талой. Каково было удивление ботаников: первые же эксперименты показали, что кипяченая вода поглощается растениями лучше всех!

Чем же так отличается кипяченая вода от других ее разновидностей?

Во время опытов выяснилось, что свежекипяченую жидкость растения впитывали гораздо лучше, чем заранее приготовленную кипячением воду. Получалось, что с течением времени кипяченая вода быстро теряет свою биологическую активность. Следующие серии опытов показали, что виной всему здесь окружающая воздушная среда, насыщающая с течением времени газами обедненную ими при кипячении воду. Чтобы окончательно проверить это, воду «дегазировали» с помощью вакуума – и эту воду ткани растений стали поглощать так же, как свежекипяченую. Наконец, попробовали подвергнуть вакуумной дегазации воду с разным химическим составом, включая водопроводную, дистиллированную и минеральную. И снова убедились: любая вода, лишившись части газов, в 3–4 раза активнее поглощается тканями растений. Дегазированная вода доказала свою биологическую активность и в других экспериментах: когда ею поливали посевы, опрыскивали кустарники и деревья, поили птиц, диких и домашних животных.

Оказывается, ничтожные количества воды иногда могут сильно влиять и на химические свойства многих веществ. В 1913 году английским химиком Бейкером было установлено, что жидкости, осушенные в течение девяти лет в запаянных ампулах, кипят при гораздо более высоких температурах, чем указано в справочниках. Например, бензол закипает при температуре на 26° выше обычной, а этиловый спирт – на 60, бром – на 59, а ртуть – без малого на 100°. Температура замерзания этих жидкостей повысилась. Влияние следов воды на эти физические характеристики до сих пор не нашло удовлетворительного объяснения.