Введение

Американский геохимик (1922–1995)

После Второй мировой войны Паттерсоны вернулись в Чикаго, где Лори устроилась на исследовательскую работу в качестве инфракрасного спектроскописта, чтобы обеспечить финансовую поддержку Паттерсону, пока он учился в аспирантуре Чикагского университета под руководством Харрисона Брауна. Работая в старой лаборатории, Паттерсон сделал открытия, касающиеся свинца, изучению которого он посвятил значительную часть своей дальнейшей жизни. Он провел ряд экспериментов, результаты которых оказались сенсационными для того времени и касались свинца. После года постдокторской работы в Чикаго, Паттерсон вместе с Брауном перешел в Отдел геологии (впоследствии Отдел геологических и планетарных наук) Калифорнийского технологического института в 1952 году, став одним из основателей геохимической программы. Паттерсон оставался в Калтеке до конца своей жизни. У него и Лори было четверо детей.

Измерение возраста Земли

Паттерсон вернулся в Чикагский университет, чтобы работать под руководством своего научного руководителя Харрисона Брауна. Браун, зная об опыте Паттерсона в масс-спектрометрии, объединил его с Джорджем Тилтоном для проведения геохронологических исследований цирконов. Цирконы чрезвычайно полезны для датирования, поскольку при их образовании они содержат микроскопические примеси урана, но не содержат свинца. Следовательно, если в цирконе присутствует свинец, он должен образоваться в результате распада урана. Этот процесс известен как U-Pb датирование. Задача команды заключалась в измерении концентрации и изотопного состава элементов внутри циркона. Тилтон должен был измерять содержание урана, а Паттерсон – количество и изотопы свинца. Целью Паттерсона было определить состав первичного свинца Земли. Это позволило бы вычислить возраст Земли, а также Солнечной системы, используя те же методы на метеоритах. Когда Паттерсон и Тилтон приступили к работе в 1948 году, Паттерсон быстро обнаружил, что его образцы свинца загрязнены. Они знали возраст магматической породы, из которой был взят циркон, и измерения урана, проведенные Тилтоном, соответствовали ожидаемому содержанию урана в цирконе этого возраста, но данные Паттерсона постоянно показывали избыточное количество свинца. До этого открытия общепринятым считалось, что Земле около 3,3 миллиарда лет. Многие были удивлены, узнав, что фактический возраст Земли значительно превышает их ожидания. Паттерсон умело справился с публичностью, последовавшей за открытием, заявив в нескольких интервью: «мы это сделали», и разделив честь открытия со своими коллегами-учеными.

Прослеживание геохимической эволюции Земли

Способность Паттерсона выделять микрограммы свинца из обычных пород и определять их изотопный состав привела его к изучению свинца в образцах донных отложений океана из Атлантического и Тихого океанов. Исходя из различного времени, когда суша вносила вещества в океан, он смог показать, что количество антропогенного свинца, в настоящее время рассеянного в окружающей среде, более чем в 100 раз превышает количество, естественным образом вымываемое реками в океан: геохимический цикл свинца оказался серьезно нарушен. Ограничения аналитических методов побудили его использовать другие подходы. Он обнаружил, что содержание свинца в глубоких океанических водах в 20 раз ниже, чем в поверхностных. В Соединенных Штатах было предписано использование неэтилированного бензина для защиты каталитических нейтрализаторов во всех новых автомобилях, начиная с 1975 года, но усилия Паттерсона ускорили отказ от свинца во всех стандартных потребительских марках автомобильного бензина в США к 1986 году. Сообщалось, что уровень свинца в крови американцев снизился до 80% к концу 1990-х годов. Большинство людей, следуя аргументам Кехо, говорили о "нормальных уровнях" свинца в крови, почве и воздухе, подразумевая значения, близкие к средним. Они полагали, что поскольку эти уровни распространены, они безвредны. Слово "нормальный" также несет в себе значение "естественный". Паттерсон утверждал, что "нормальный" следует заменить на "типичный" и что тот факт, что определенный уровень свинца является обычным, не означает, что он безвреден. "Естественный", – настаивал он, – следует ограничивать концентрациями свинца, существовавшими в организме или окружающей среде до загрязнения, вызванного деятельностью человека, что часто происходило благодаря технологическому прогрессу и культурным традициям. Паттерсон сосредоточил свое внимание на свинце в пищевых продуктах, где аналогичные экспериментальные недостатки также значительно возросли. В одном исследовании он показал увеличение содержания свинца с 0,3 до 1400 нг/г в некоторых консервированных рыбах по сравнению со свежими, в то время как официальная лаборатория сообщила об увеличении с 400 нг/г до 700 нг/г. Он сравнил уровни свинца, бария и кальция в 1600-летних перуанских скелетах и показал увеличение уровня свинца в 700–1200 раз в современных человеческих костях, при отсутствии сопоставимых изменений в уровнях бария и кальция. В 1978 году он был назначен в комиссию Национального исследовательского совета, которая признала многие из этих увеличений и необходимость их сокращения, но другие члены комиссии настаивали на необходимости проведения дополнительных исследований, прежде чем давать рекомендации. Его мнение было изложено в 78-страничном отдельном заключении, в котором утверждалось, что меры контроля должны быть введены немедленно, включая регулирование бензина, упаковки пищевых продуктов, красок, глазурей и систем водоснабжения.

Мемориалы

Премия Клэра С. Паттерсона, вручаемая ежегодно с 1998 года Геохимическим обществом.

Наследие

Паттерсон упоминается в документальном фильме 2022 года Дерека Мюллера под названием «Человек, который случайно убил больше всего людей в истории». Паттерсон также был показан в эпизоде «Чистая комната» — седьмом эпизоде американского документального телесериала «Космос: Одиссея в пространстве-времени».

Дальнейшее чтение (и прослушивание)

Денворт, Л. Токсичная правда: ученый, врач и борьба за свинец, Beacon Press, 2009. Rebelsky, Samuel A., SamR's Assorted Musings and Rants: Grinnellians, которых стоит знать (или узнать о них): Клэр Паттерсон '43, получено 9 октября 2022 г.