Водородная Земля
Часть 1. Происхождение и химический состав планеты Земля
Когда спрашиваешь геологов: «Как устроена Земля?», они привычной скороговоркой отвечают: «ядро железное, оболочка силикатная». Требуешь привести доказательства, скороговорки уже нет, а есть раздражение – «вот пристал …, и зачем спрашивать о том, что давным-давно всем известно». Если просишь проявить терпение и обозначить доказательную базу, начинают что-то говорить (простите, мямлить) про метеориты, а затем (с явным облегчением) отсылают к специалистам от космогонии с напутствием, что это их сфера, и что у них там все давно доказано. А у них там обилие космогонических концепций, часто взаимоисключающих, и ничего не доказано. Человека со стороны это настораживает. Но что по настоящему шокирует - так это то, что у всех концепций Земля получается одна и та же - с железным ядром и силикатной оболочкой.
При попытках выяснить, как такая однозначность может быть при столь разнообразных концепциях, оказывается, когда космогонисты всерьез и массово принялись решать проблему происхождения Земли (50-тые годы прошлого века), версия о железном ядре и силикатной мантии уже утвердилась в качестве догмы в сознании большинства специалистов по земным наукам. Астрофизики приняли за истину эту «Главную догму» в науках о Земле. И никто их них почему-то не задумался, а так ли это на самом деле? Прямо мистика какая-то. Такие блестящие умы (это про астрофизиков) и приняли на веру умозрительную версию, под которой не было никакой доказательно базы, хотя проницательный физик Луи Де-Бройль, основоположник квантовой механики, неоднократно предупреждал «о необходимости периодически подвергать глубокому исследованию положения, которые стали приниматься без обсуждения».
Уже в середине 19-го века математики и астрономы установили, что исходя из момента инерции Земли, у нашей планеты должно быть существенное увеличение плотности к центру. Однако они не могли знать, происходит ли это постепенно или существует большое и плотное ядро. В начале 20-го века появилась наука сейсмология и довольно скоро сеть станций оказалась достаточной для выявления зоны «сейсмической тени» от ядра. Таким образом, наличие ядра было установлено.
Совсем молодая наука сделала великое открытие. И оно совпало во времени с бурным индустриальным становлением металлургии, доменного процесса. Железо требовалось для строительства могучих линкоров и роскошных лайнеров, для прокладки железных дорог. Доменный процесс тогда считался вершиной технического прогресса. «Век железа и пара» достиг своего апогея. Посмотреть на работу доменной печи ходили многочисленные экскурсии любознательной публики. Это впечатляло и вдохновляло. Завораживающая мелодия «Болеро» родилась у Равеля в тот момент, когда композитор наблюдал сталелитейный процесс.
Железо – единственный тяжелый элемент, широко распространенный в природе, и поэтому, как-то сама собой, в умах людей проявилась «догадка» - ядро Земли, конечно же, может быть только железным. Земля собралась из космической пыли, согрелась до плавления, железо выплавилось и собралось в центре планеты, а силикаты (как шлаки в домне) всплыли и сформировали кору и мантию. Более того, ведь есть же метеориты железные и метеориты каменные (силикатные), которые к тому времени уже были признаны планетарным веществом Солнечной системы. Никаких других образцов этого вещества тогда еще не было, и поэтому ученые с благодарностью приняли этот подарок небес. Правда, приняли не сразу, французская академия еще в 19-том веке отрицала «камни, падающие с неба», поскольку на небесах не может быть каменной тверди (в этом отразилась борьба французских энциклопедистов с засильем церковников в понимании мироздания).
Однако когда наконец-то поняли (в начале 20-го века), что это действительно планетарное вещество, то стали относиться к метеоритам с каким-то благоговейным пиететом, воспринимая их чуть ли не как «дар, ниспосланный свыше». И надо полагать, «ниспосланный» для того, чтобы помочь нам понять устройство родной планеты. «Дарёному коню в зубы не смотрят», особенно, если подарок этот «ниспослан свыше». И метеоритам многое «прощалось»: к примеру, и то, что приходят они к нам из пояса астероидов, который расположен далеко за Марсом, в переходной зоне к планетам-гигантам; и то, что они составляют лишь малую и несгораемую долю (менее 0.1%) от общей массы метеорного вещества, сгорающего в атмосфере Земли; и многое другое. В общем, метеориты пришлись «как нельзя кстати» в дорисовке образа Земли – как большой доменной печи. Даже Виктор Гольдшмидт (один из основоположников науки геохимии) предполагал, что разделение Земли на геосферы произошло в результате плавления пород (по аналогии с процессом выплавки чугуна в доменной печи), и что в центре Земли должен находиться железо-никелевый сплав, аналогичный таковому в метеоритах.
Значительно позже (в 60-х гг. прошлого века) методом ударного сжатия было обнаружено, что плотность железа в мегабарном диапазоне давлений существенно выше плотности земного ядра. Но это нисколько не смутило сторонников гипотезы железного ядра, они тут же предложили разбавить его более легкими элементами (углеродом, серой, кислородом, даже калием). При этом «легкая добавка» должна была бы составлять примерно 20-25%. Однако среди железных метеоритов нет образцов с такими добавками, и возникает законный вопрос: причем здесь метеориты вообще? И что же остается «в активе»? - образ Земли как гигантской доменной печи! Но не кажется ли Вам, дорогой читатель, что эта умозрительная аналогия не имеет никакой доказательной силы?
Среди геологов существует также своего рода миф о том, что якобы геофизика давно ответила на все вопросы о внутреннем устройстве нашей планеты. Информацию о внутренних зонах Земли дают сейсмические методы. Но они дают нам сведения только о скоростях прохождения сейсмических волн. И все будто бы забыли о том, что скорости звука могут быть одинаковы в совершенно различных по составу средах. Знаменитый астрофизик нобелевский лауреат Фред Хойл однажды едко пошутил по этому поводу. Ему попались на глаза результаты измерений скорости звука в лунном реголите (это пыль и дресва на лунной поверхности). В швейцарском сыре скорости оказались точно такими же. Хойл опубликовал эти совпадающие данные в ведущем научном журнале и приписал короткий стишок, смысл которого в переводе с английского примерно такой: «Оказалось, что Луна швейцарским сыром сложена?!»
И все же к началу 50-тых версия «ядро – железное, оболочка – силикатная» обрела статус «Главной догмы» в науках о Земле, и не от того, что получила доказательную базу, а просто потому, что так думать стало привычно (т.е. это просто стало привычным стереотипом мышления).
В это же время (начало 50-тых) взрывами первых водородных бомб был отмечен прорыв в понимании термоядерных реакций. Наконец-то было наглядно показано, почему светят звезды. И физики, окрыленные этим успехом, решили заодно разобраться, раз и навсегда, с проблемой происхождения Земли. Но к великому сожалению версию «ядро железное, остальное силикатное» они приняли в качестве «финишной точки» (конечной цели) в своих теоретических изысканиях, и стали объяснять нам, как такая планета могла бы сформироваться.
Сейчас уже и спросить-то не у кого, почему они так поступили. Ведь даже второгодник, решая задачу методом подгонки под заранее известный результат, прежде всего, старается убедиться, что он подсмотрел верный ответ, поскольку правильного решения под ложный результат не может быть в принципе. Однако господа космогонисты не удосужились обследовать «фундамент», на котором выстроена «Главная догма». Обрати они на это внимание, сразу выяснилось бы, что в этом самом «фундаменте» нет эмпирически установленных фактов, а есть только умозрительная аналогия с доменной печью. Их даже не отрезвило то, что вместо стройной теории у них все время получалось какое-то «лоскутное одеяло» с дырами, через которые сквозило недоказанностью.
В небесной механике широко используется физическая величина mvr, так называемый момент количества движения.
Произведение массы на скорость “mv” в механике называют “количеством движения”, а умножение на плечо “r” - “моментом”. Отсюда проистекает название величины “mvr” - “момент количества движения”.
Согласно расчетам, 98% суммарной величины “mvr” Солнечной системы локализовано в планетах, общая масса которых составляет менее 1/700 от массы Солнца. Совершенно очевидно, что еще в протопланетную стадию практически весь “момент” был перенесен из центра формирующейся системы на ее периферию. Без этого переноса планетная система попросту не могла бы сформироваться. Надо сказать, что это большая (и больная) проблема для современной космогонии. И если Вас, дорогой читатель, будут уверять, что она якобы решена, не верьте этим уверениям. Некоторые космогонисты даже договорились оставить этот вопрос на будущее, что, мол, он «решится сам собой», поскольку планеты существуют и, следовательно, «перенос момента» каким то образом осуществился.
Однако, если не известна «отправная точка», а представления о том, где «финиш» и каков он, смутные, то разве возможно найти путь, по которому надлежит следовать? Наверняка возможно «заблудиться в трех соснах» или «уйти не в ту степь».
Гипотеза «Солнечного ветра» призвана объяснить различия в составах планет земного типа и водородно-гелиевых гигантов. Предполагается, что когда зажглось Солнце, «Солнечный ветер» выдул водород, гелий и другие легкие элементы из внутренней зоны протопланетного диска на периферию. И, якобы, именно этим обусловлены различия в составах внешних и внутренних планет. Идея яркая, но она не выдерживает проверки на фактических данных. Пояс астероидов отстоит от Солнца в 3 раза дальше Земли. Соответственно, там должно быть больше легких элементов. Однако в метеоритах (они приходят к нам из пояса астероидов) золота и платиноидов в 100 раз больше относительно их распространенности на Земле, ртути больше в 1000 раз. Разве эти элементы легкие? Или, например, атом германия примерно в 3 раза тяжелее атома кремния. Согласно версии «солнечного ветра» отношение Ge/Si на Земле должно быть больше, чем в поясе астероидов. Но, все наоборот, в метеоритах это отношение на порядок больше, чем на Земле. К тому же германий относится к геохимическому классу «рассеянных элементов», и у него нет склонности где-либо концентрироваться. Поэтому его не собрать «до кучи» в потайном месте, и не спрятать на недоступных глубинах. Вот и получается, что отнюдь не «солнечный ветер» определил составы планет, а какой-то совершенно иной процесс.
На стадии отделения протопланетного диска температура протосолнечной небулы достигала нескольких тысяч градусов (так показывают расчеты астрофизиков). Отделившийся диск должен был быстро остыть (иначе он просто рассеялся бы). Принято считать, что при этом обязательно должна была начаться конденсация – образование твердых частиц из газовой фазы. И дальнейший сбор планет земного типа предполагается в виде процесса гравитационного стягивания твердых частиц и тел, которые якобы могли вырастать до астероидных размеров. Но моделирование этого процесса на современной вычислительной технике обнаруживает несколько тупиковых проблем.
К примеру, при моделировании получается много больше планет, чем нужно. Чтобы получить реальную картину, необходимо «вмешательство творца». Все «вытанцовывается» только в том случае, если мы помещаем на орбиты будущих Земли, Венеры, Марса и Меркурия «зародыши» планет, которые в сотни раз больше остальных фрагментов. Однако в процессе строгого моделирования такие «зародыши» самопроизвольно (да еще на нужных местах) не появляются.
Но главное противоречие видится в другом. Согласно «Геохимии изотопов», начало формированию Солнечной системы было положено мощным актом нуклеосинтеза (полагают, взрывом Сверхновой). При этом протовещество Солнечной системы получило дополнительную порцию элементов по всему списку периодической системы. Но тогда же была сформирована масса короткоживущих радиоактивных изотопов с периодами полураспада порядка 105-106 лет. Это означает, что на этапе формирования протосолнечной небулы в ней существовал мощный источник ионизации, и что вещество протопланетного диска находилось в состоянии плазмы. Обычно термин «плазма» ассоциируется с наличием очень высоких температур в сотни тысяч и миллионы градусов. Однако плазма может быть холодной или, как говорят физики, «неизотермичной», с низкой ионной и высокой электронной температурами. Особенно это характерно, когда ионизация осуществляется не тепловым нагревом, а жестким излучением: гамма-лучи, рентген, жесткий ультрафиолет. Плазменное состояние вещества исключает возможность скоропостижной конденсации. Казалось бы, можно предположить, что протопланетный диск подождал миллионы лет, пока в нем иссякнет источник ионизации (вымрут короткоживущие изотопы), с тем, чтобы началась конденсация, и далее все пошло бы по «накатанному сценарию» сбора планет из твердых частиц и тел. Однако такому предположению противоречат данные все той же изотопной геохимии. Скорее всего, этот «накатанный сценарий» придется выбросить в мусорную корзину, и начинать поиски чего-то принципиально нового.Перечисление этих «дыр с недоказанностью» можно продолжать долго, и поневоле приходится констатировать, что у нас нет стройной и непротиворечивой картины происхождения Земли. Среди астрофизиков даже сложилось мнение, что природа, якобы, слишком сложна и потому непостижима для современного уровня развития науки. Теория, которой посвящена данная книга, не только основана на известных эмпирических фактах, но и позволила сделать несколько совершенно блистательных предсказаний, тем самым подтвердив свою истинность. Но выводы, вытекающие из этой теории, столь непривычны, столь ошеломляющи, что принять ее сегодня готовы не все ученые. Итак, разбросанное взрывом вещество смешалось с космической пылью. Затем постепенно, под действием гравитации, эта смесь стала стягиваться к новому центру тяжести, появление которого в спиральном рукаве нашей галактики было спровоцировано взрывом Сверхновой. Чем больше сжималась туманность, тем быстрее она вращалась – как фигурист, который прижимает раскинутые руки, собираясь «в кучку», и тем самым резко увеличивает скорость своего вращения. Скорость вращения нашей туманности от практически нулевой в самом начале сжатия выросла до весьма ощутимых величин. И, в конце концов, центробежные силы уравновесили силы гравитации и сжатие остановилось. Настал момент так называемой ротационной неустойчивости. В это время туманность напоминала двояковыпуклую линзу. Диаметр этого газопылевого образования аккурат укладывался в нынешнюю орбиту Меркурия – 100 миллионов километров. В середине холодной туманной линзы было сгущение, позже превратившееся в Солнце, а на периферии – более-менее разреженный газ. По-другому такую туманность астрономы называют небулой. Температура в центре небулы была тогда всего ничего – несколько тысяч градусов. Обычный физический нагрев сжимающегося газа.
Мы сегодня знаем общее количество вещества в Солнечной системе и, исходя из этого, можем количественно оценить промежуток времени от момента взрыва сверхновой до момента наступления ротационной неустойчивости. Процесс этот, надо признаться, занял некоторое время. Правда, по астрономическим часам время совершенно ничтожное – миллион лет. Эволюция звездной системы шла по экспоненте.
Что же представлял собой этот самый газ, который сгустился до крутящейся приплюснутой туманности? Клёвую кашу из новеньких атомов, наработанных в ядерной топке сверхновой и потом раскиданных взрывом по межзвездному пространству! Там была вся таблица Менделеева. Были там и радиоактивные элементы – как долгоживущие, так и с периодом полураспада в сто тысяч или миллион лет. Сейчас их в нашей Солнечной системе уже нет – давно вымерли. А когда-то были и сыграли очень важную роль. Короче говоря, из-за радиоактивности и сопутствующей ей ионизации наша туманность состояла из частично ионизированного газа – плазмы. Плазма – электропроводник. А в центре небулы, к тому времени разогретом до нескольких тысяч градусов и потому начавшем тускло светиться темно-красным светом, появились первые конвекционные потоки, которые выносили избытки тепла к внешним границам небулы. От горячего центра нагретый газ поднимался вверх, остывал и снова опускался вниз.
Силы Кориолиса – те самые, которые мы проходили в школе и из-за которых в северном полушарии реки подмывают правый берег, – закручивали конвекционные потоки плазмы в нашей небуле против направления вращения туманности. Они завивались в спирали, и вся эта конструкция напоминала соленоид. К этой картине надо добавить силовые линии магнитного поля галактики, которые сгустились в небуле и приобрели форму «бабушкиного клубка шерсти» (по сути, они навивались на небулу при сборе ее массы). Что же получилось? Классическая картина – проводники (конвекционные потоки плазмы) движущиеся в магнитном поле. Электромотор! В проводниках должны генерироваться электрические токи. Но поскольку эти проводники закручены в катушку соленоида, такая конструкция обязана генерировать свое магнитное поле. И это поле было очень мощным, поскольку энергия для него черпалась непосредственно от энергии гравитационного стягивания будущей звезды.
Небула, жестко армированная, словно скелетом, магнитными силовыми линиями, начала вращаться, как одно целое – как твердое тело, то есть угловая скорость всех атомов в ней стала одинаковой. До этого она вращалась, как облако газа: разные слои и частицы неслись с разными скоростями; примерно так сейчас вращается Солнце – слоями. И здесь возникает любопытный момент. Мы тут говорили, что небула представляла собой газовую туманность в форме линзы. А какова была плотность этой туманности, как вы думаете? Она была как воздух? Нет! Это была почти пустота, практически лабораторный вакуум. И вот эта «почти пустота» с редкими частицами и «вмороженными» в нее магнитными силовыми линиями вращалась, как единое целое! Разве не поразительно? Кроме того, произошло значительное уплощение толстенькой линзы небулы, она стала больше похожа на монету. И вот, через некоторое время после того как небула перестала быть хаотической кашей, «схватилась» и стала вращаться единым целым, наш внешний наблюдатель увидел бы потрясающую картину – резкий сброс экваториальной части крутящейся туманности. Физика этого процесса должна быть понятна людям, хорошо знакомым с теоретической механикой, и совершенно неинтересна широкому читателю. Просто от экватора крутящейся туманности рывком отделилась часть массы, образовав «дымное кольцо». Из этого кольца позже и появились планеты…
Момент количества движения был сброшен – фигурист раскинул прижатые руки, и его вращение замедлилось. Туманность стала крутиться медленнее, поэтому силы Кориолиса в центре сгущения ослабли почти до нуля, струи плазмы перестали закручиваться в спирали, соленоид разрушился, а с ним отключилась генерация магнитного поля небулы. Получается, что небула будто специально включила собственное магнитное поле, чтобы сбросить часть массы для формирования планетной системы.Сколько же длился этот космический миг сброса части лишней массы и формирования протопланетного диска? Ничтожных сто лет! Впечатляющий мгновенный аккорд после миллиона лет поначалу неспешного, а потом ускоряющегося сгущения!Ну, а дальше пошло как по маслу. Поскольку скорость вращения центрального сгущения (протосолнца) упала, центробежные силы уже не могли противостоять гравитации, газ начал активно сжиматься, температура расти, и, в конце концов, в центре всей этой газовой кучи, состоящей в основном из водорода, начались термоядерные реакции – зажглась звезда.А что в это время происходило со сброшенным газовым бубликом, крутящимся вокруг звезды? Он начал жить своей жизнью. И жизнь эта была удивительной.
Магнитное поле небулы до его отключения было довольно сильным. А внутренняя часть протопланетного диска, охваченная этим полем, была ионизированной, то есть токопроводящей. Когда рубильник был выключен (соленоид распался) и поле стало разрушаться, в токопроводящем диске навелись круговые электрические токи. Известное дело: вспомните школьный опыт – учитель размыкает цепь в индукционной катушке, и стрелка вольтметра делает мах, фиксируя скачок напряжения. Это происходит из-за того, что в катушке наводится ток, который стремится сохранить магнитное поле от распада. В школьном опыте это явление (скачок напряжения) продолжается долю секунды. Но в небуле катушка соленоида была в тысячу миллиардов раз больше. Поэтому скачок напряжения растянулся на тысячи лет. И все это время во внутренней части протопланетного диска (где потом сформировались планеты земного типа) гуляли мощные электротоки. В результате газовый бублик стал разделяться на множество более тонких отдельных колец. Это произошло потому, что токи, текущие в одном направлении, притягиваются. Сначала этих тонких колец вокруг протосолнечной небулы было очень много, но потом они стали сливаться друг с другом. Причем слияние нескольких соседних тонких газовых колец в одно не приводило к его утолщению. Напротив, сечение колец уменьшалось, они становились все плотнее и плотнее по тем же самым причинам взаимопритяжения.
А потом произошло необычное явление – крутящиеся вокруг протосолнца тонкие газовые обручи начали в отдельных местах словно перетягиваться невидимыми нитками, превращаясь в кольцевую связку «сосисок» неравной длины. В физике это явление называется пинч-эффектом: когда через плазменный шнур течет ток, на нем начинают образовываться кольцевые манжеты из магнитных силовых линий, которые вскоре пережимают проводник полностью. Позже под действием гравитации эти сосиски превратились в газовые шары – глобулы, из которых потом собрались планеты. Разновеликих глобул были десятки тысяч, а их диаметры достигали миллиона километров.Дальнейший процесс сборки планет из газовых глобул современной науке хорошо известен, его прекрасно описали математически российские ученые Тимур Энеев и Николай Козлов еще в 1980 году. Причем интересно, что их замечательное открытие было сделано, что называется, «от бедности». Точнее говоря, для упрощения работы. До Энеева и Козлова считалось, что планеты собирались из притягивающихся друг к другу твердых частичек – сначала маленьких пылинок, потом кусков покрупнее, типа метеорита, затем из штуковин размером с добрый астероид…
Но математически просчитать столкновение мириадов упругих частичек на тогдашних ЭВМ было невозможно из-за разных результатов соударений. Ведь при соударении твердых частичек возможно как их слипание, так и дробление, а также упругий удар с разлетом… ЭВМ могла просчитать только тысячу таких взаимодействующих частичек. Слишком мало!… Задача представлялась неразрешимой. А посчитать хотелось. Поэтому Энеев и Козлов сделали себе поблажку. Они решили, что каждое сближение двух частиц завершается их слиянием, а не отталкиванием и дроблением. Это позволило увеличить число частичек с тысячи до десятков тысяч. Но по физической сути это допущение означало одно: ученые фактически отказались от модели объединения твердых тел и перешли к модели абсолютно неупругих соударений, похожих на слияния капелек ртути. Совершенно другая физика! Противоречившая тогдашним представлениям о рождении солнечной системы, зато делавшая возможными расчеты. Подсчет дал неожиданный результат. Машина, погудев, показала картину Солнечной системы, полностью соответствующую реальной! Модель Энеева-Козлова выдала не только такие принципиальные параметры Солнечной системы, как необходимое число планет и закон Тициуса-Боде (закон планетарных расстояний), но даже особенности вращения отдельных планет, например, обратное вращение Венеры!
Это могло означать только одно: модель, скорее всего, правильная, и соударения действительно шли неупруго. Но для окончательного триумфа модели и присвоения ей звания истинной нужно было еще сделать предсказание. И такое предсказание Энеев и Козлов сделали: в соответствии с их моделью в Солнечной системе должен быть еще один пояс астероидов – за Нептуном… Всем, кроме французов, известен пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Но даже ученым тогда ничего не было известно о втором поясе астероидов. Однако позже этот пояс был открыт, там крутятся сотни астероидов диаметром по 200-300 км…Так гипотеза стала теорией. Оставался лишь один вопрос: почему соударения протопланетных глобул были неупругими, хотя, по идее, должны были быть упругими? Сейчас ответ на него найден: ионизация газа, которая постоянно поддерживалась короткоживущими радиоактивными элементами, не позволяла частичкам вещества собираться в твердые и потому упругие комки – электростатическое отталкивание положительно заряженных ионов противилось силам всемирного тяготения. Потому-то сбор планет происходил не из твердых частиц и тел, но из газовых протопланетных сгустков – глобул. По мере сбора протоземли ее масса увеличивалась и, соответственно, возрастали силы гравитационного стягивания. Это приводило к увеличению средней плотности. В результате радиус растущей протопланеты оставался в пределах миллиона километров.В таком же состоянии (газовых протопланет) находились первое время и другие планеты земного типа. И лишь затем началась конденсация, поскольку к этому времени подвымерли короткоживущие изотопы и стала спадать степень ионизации. В газовой протопланете, объединенной силами гравитации, рост крупных твердых тел был невозможен, и конденсация протовещества с последующим уплотнением его в твердую планету была подобна «мягкому пеплопаду» к центру тяжести.
Происходила она довольно медленно – в течение следующего миллиона лет – и напоминала то ли слияние капель, то ли слипание крупных хлопьев пепла в медленном полете. Из этого «пепла» и получилась Земля. Науке, например, давно было известно, что 98% момента количества движения Солнечной системы сосредоточено в ее планетах, хотя масса планет составляет только 1/700 долю от массы Солнца (момент количества движения – это произведение массы на скорость и на расстояние до центра вращения: М = m·v·r). И было совершенно непонятно, каким же образом небуле удалось сбросить часть вещества вместе с моментом количества движения для дальнейшего производства из него планетной системы. Этот больной вопрос очень долго не находил ответа, пока английский астрофизик Фред Хойл не предположил, что в сбросе лишней массы туманности могло помочь ее собственное магнитное поле.Как только магнитное поле включилось и заставило туманность вращаться, как единое целое, то есть с одной угловой скоростью, так сразу момент количества движения, выраженный через эту самую угловую скорость, приобрел следующий вид: М = m·?·r^2 . В формуле появился квадрат! То есть в системе, которая вращается с одной угловой скоростью, момент количества движения «сам по себе» сместился к краю системы. Именно поэтому и произошел отрыв. А когда от экватора небулы оторвался газовый бублик, вместе с ним ушел и «лишний» момент количества движения. Каковой мы сегодня имеем удовольствие наблюдать и рассчитывать… Прекрасное объяснение!
Догадке Хойла долго не верили. Дело в том, что молодые звезды, которые только-только зажглись, не имеют магнитного поля, выходящего за пределы самой звезды. А для сброса бублика нужно было поле, протянувшееся на сотни миллионов километров от протосолнца! И это смущало… Но ведь Хойл и не говорил ничего про уже зажегшуюся звезду, он говорил именно о протозвезде – небуле. И его догадка о том, что в рождении планетной системы решающую роль сыграла короткая вспышка магнитного поля небулы, позже была успешно дополнена физическим механизмом того, как именно оно могло включиться и выключиться (очень упрощенно мы этот механизм описали главкой выше). Итак, нобелевский недолауреат Хойл бросил догадку о том, что именно магнитное поле небулы сыграло важную роль в формировании планетной системы. Мысль им была брошена на уровне чистой идеи, без детального продумывания механизма включения-выключения поля. Этот механизм был позже проработан другими людьми. Проработан и дополнен очень важными деталями. Кем конкретно? Сделал это советский ученый Владимир Ларин, который гениально свел воедино все, что было известно до него, и расположил это все в логическом порядке. Действительно, нарисовав описанную выше картину рождения Солнечной системы, Ларин ничего нового сам не открыл. Давайте снова вернемся на 4,5 миллиарда лет назад, к моменту, когда в тех зонах, где скоро появятся планеты, летали пока еще здоровенные рыхлые образования, сделанные из мягких хлопьев слипшегося вещества. А из чего были сделаны хлопья? Дело в том, что в каждой зоне, где формировались планеты, состав химических элементов был разным. Иными словами, ингредиенты всех планет-пирогов нашей Солнечной системы различались. Почему так получилось, ведь первоначальный состав туманности был хаотичным, то есть вполне однородным? Потому что вещество в туманности было частично ионизировано, и после сброса протопланетного бублика ему пришлось лететь прочь от протосолнца, продираясь сквозь магнитные силовые линии. А ионизированные частицы, то есть частицы, имеющие электрический заряд, не могут так же свободно, как нейтральные частицы, пересекать решетку магнитных силовых линий. Магнитное поле их тормозит, останавливает.При этом атомы разных элементов имеют разную склонность к ионизации. И потому одни атомы – с высокой склонностью к ионизации – задерживаются около протосолнца магнитным полем, а другие, у которых склонность к ионизации низкая, улетают свободно. Именно поэтому на периферии Солнечной системы крутятся гигантские газовые пузыри (Юпитер, Сатурн и пр.), а вблизи от Солнца – маленькие «металлические» планеты.Нейтральные частицы свободно пролетают через магнитные «прутья». Склонность химических элементов к ионизации называют потенциалом ионизации. И если взять табличку с потенциалами ионизации всех элементов таблицы Менделеева, то можно прикинуть, как именно прошла магнитная сепарация вещества, сколько, каких именно элементов и на каком расстоянии от Солнца зависло в разных зонах. Иными словами, из чего потом собрались Земля, Марс, Венера…
Но для начала посмотрим, справедлива ли сама эта идея: действительно ли магнитное поле туманности сыграло решающую роль в сепарации химических элементов. Догадку эту легко проверить, поскольку кое-что о составе разных тел Солнечной системы мы знаем. Распределение элементов в Солнечной системе действительно зависит от потенциала их ионизации. Система работает!…Модель Земли, которая в XX веке утвердилась в головах ученых, выглядит следующим образом: после того, как планета собралась, наконец, из космического хлама в кучку, она разогрелась до высоких температур, железо в ней выплавилось и стекло вниз, к центру планеты, а шлаки всплыли вверх, как это бывает в домне. Так получилось железное ядро и силикатная мантия.Анализ метеоритного вещества будто бы подтвердил эту гипотезу: метеориты бывают железные, а бывают каменные (силикатные). И вроде бы все сходится: вот оно, межпланетное вещество, из которого формировались планеты! На вопрос о том, как получилось, что внешние планеты – газовые пузыри, а внутренние – твердые и железные, отвечали следующим образом. Солнечный ветер легко выдувал легкие элементы таблицы Менделеева к краю системы, и из них сформировались газовые гиганты. А тяжелые элементы более инерционны, поэтому они остались вблизи от Солнца, и из них сформировались планеты земного типа – маленькие и тяжеленькие. Но постепенно начали накапливаться факты, ей противоречащие. И, как обычно бывает, поначалу эти факты почти не замечались. Когда всплывает некий факт, противоречащий существующей теории, на теорию тут же ставят заплатку – вносят небольшое уточнение, которое с натяжкой могло бы этот факт объяснить. Видимо, противоречащие факты должны накопиться в некую критическую массу, прежде чем рвануть… И они накапливались.
Лет через двадцать после Второй мировой войны физики, которые занимались взрывным обжатием металлов, обнаружили, что при высоких давлениях (таких, как в центре Земли) плотность железа ощутимо больше плотности земного ядра. Тут же предложили заплатку: допустим, там не чистое железо, а с примесями углерода, калия, еще чего-нибудь. Они и уменьшают плотность. Если примесей примерно 25%, то плотность как раз должна совпасть. Ну, ладно, вроде подогнали под ответ. Но заплатки тем и плохи, что вызывают новые вопросы, в ответ на которые тоже нужно ставить заплатки… Допустим, в ядре Земли железо с примесью. Но почему тогда в метеоритах нет таких примесей? Ведь железные метеориты как раз и были одним из аргументов в принятии гипотезы железного ядра! Но заплатку на заплатку ставить уже как-то совсем несолидно, поэтому ответа на этот вопрос никто так и не дал. Кстати, о метеоритах! Как вовремя они тут подлетели… Анализ метеоритного вещества показывает, что там полно золота, ртути и платиноидов. Ну, что значит полно? Это значит, что распространенность драгоценных металлов между Марсом и Юпитером, откуда к нам прилетают метеориты, в 100 раз превышает их содержание на Земле, а ртути там вообще в 1000 раз больше, чем здесь. Как такое может быть, если солнечный ветер гнал к окраинам Солнечной системы легкие элементы? А такие тяжелые, как драгметаллы и ртуть, должны были остаться вблизи светила. То есть, это на Земле их должно быть в 100-1000 раз больше, а не за Марсом!Или взять германий. Германий втрое тяжелее кремния. Значит, отношение германий/кремний в поясе, где сформировалась Земля, должно быть больше, чем в поясе астероидов. Так ведь ничего подобного – все наоборот!… Чертовщина какая-то.
Но если вспомнить догадку Хойла, которую доказал Ларин, то все сразу становится на свои места. У золота и платины высокий потенциал ионизации. От них трудно оторвать электрон, поэтому они дольше сохраняют электронейтральность. Соответственно, эти элементы может гораздо дальше протащить через прутья магнитных силовых линий. Их и протащило! Поэтому золота и платины в поясе астероидов (в метеоритах) больше, чем на Земле. Ну сами посудите, что общего у тяжелой, металлической и очень легкоплавкой ртути с углеродом – неметаллическим, легким и тугоплавким? Это ж просто химические антагонисты какие-то!… Ан нет! Есть у них одно общее! И это общее – потенциал ионизации первого электрона. Именно поэтому такие непохожие друг на друга ртуть и углерод оказались вместе, рядышком – между Марсом и Юпитером. Аналогичная ситуация с серой, осмием, бериллием, иридием… Их в метеоритах полно. А чего в метеоритах мало? В метеоритах мало цезия, урана, рубидия, калия… Они легко ионизируются, легко тормозятся магнитным полем. Поэтому на Земле их больше, чем на Марсе. А на Меркурии их должно быть вообще немерено! Все, вроде, складывается… И, значит, теперь мы можем определить, из чего же на самом деле сделана Земля. Все данные для этого у нас есть.
Потенциалы ионизации химических элементов известны. Состав первобытной туманности также знаем – он соответствует составу Солнца. Состав Солнца нам известен прекрасно, за четыре миллиарда лет горения он почти не изменился, разве что часть водорода выгорела и превратилась в гелий. Ну, еще малость лития и бериллия поизрасходовалось – на копейки буквально. А все остальное осталось в первозданной сохранности! Здорово, правда? И совсем не похоже на то, что рисует устоявшаяся теория. Железа тут совсем мизер. На ядро явно не хватает. Для железного ядра – такого, какое якобы есть в центре Земли, железа должно было быть как минимум 40 весовых процентов. А его вчетверо меньше… Да и с силикатной оболочкой не очень хорошо получается. Чтобы у Земли была мантия из силикатов, ей нужно как минимум 30 весовых процентов кислорода. А его в тридцать раз меньше! Но зато у нас теперь полно кремния, магния,водорода. Кстати, о водороде… В рамках старой «теории железного ядра и силикатной оболочки» водорода на Земле почти нет. А тот мизер, что есть, давным-давно связан кислородом и плещется в виде воды в наших кранах и океанах. Но в новой картине мира… В новой картине мира водород переворачивает все. Буквально все! Он самым кардинальным образом меняет картину прошлого, настоящего, а главное, будущего нашей планеты.
Продолжение следует.
Статью прислал: pl
В статье использованы выдержки с сайта : hydrogen-future,
и книга Никонова: "Верхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателей" скачать ее можно здесь
Рейтинг публикации:
|
