Ждет ли Землю судьба Фаэтона
Шрифт:
Для компенсации подобного недостатка некоторые исследователи высказывали предположение, что рудные месторождения возникали там, где вулканическая лава извергалась прямо под водой. Доходили даже до того, что делали вывод о существовании периодов, когда вся поверхность планеты (за исключением мелких островков) была покрыта морями. А это явно противоречило не только известным данным, но и тому факту, что целый ряд рудных месторождений образовался там, где заведомо не было моря!
В.Ларин предположил, что недостающий водород поступал из недр планетыи даже построил такую модель формирования Солнечной системы, которая предоставляла возможность иметь значительно больше водорода в составе вещества Земли, нежели это считалось ранее.
Отметим, во-первых, что, будучи самым легким элементом, водород мало отражается на величине плотности вещества, в котором он находится (скажем, атом водорода
А во-вторых, предположение о наличии водорода в составе вещества нашей планеты в гораздо больших количествах, чем считалось ранее, снимает абсолютно абсурдное противоречие между фактом, что водород - самый распространенный элемент во Вселенной, и той моделью солнечной системы, по которой этот водород оказывался сконцентрированным только на Солнце и внешних планетах системы. (Каких только причин и механизмов выдувания водорода аж к орбите Юпитера не придумывалось...)
Но где именно в недрах могло бы быть такое хранилище водорода?.. Почему он не улетучился в окружающее космическое пространство еще на первых стадиях формирования планеты?.. И тут В.Ларин обратил внимание на тот факт, что водород - чрезвычайно химически активный элемент. Он легко вступает во взаимодействие с другими веществами. И что особенно важно: химическая активность водорода резко усиливается с увеличением давления.
Во-первых, водород весьма охотно взаимодействует с большинством элементов, давая водородные соединения, а во-вторых, он может адсорбироваться на поверхности частиц конденсируемых веществ. К примеру, если железо конденсируется в атмосфере водорода, то на каждый атом железа в конденсате приходится одна молекула водорода (В.Ларин, Земля, увиденная по-новому ).
Практически все металлы способны реагировать с водородом. Взаимодействие идет по следующей схеме: адсорбция на поверхности - растворение в объеме металла (окклюзия) - химическое взаимодействие (образование гидридов). Адсорбция и окклюзия являются чисто физическими процессами: адсорбциявызывает диссоциацию молекул водорода на атомы, в процессе окклюзииводород отдает электрон в зону проводимости металла и присутствует в его объеме в виде протонного газа. Металлы способны в одном своем объеме растворять сотни и даже тысячи объемов водорода... Химическое взаимодействие между водородом и металлами приводит к образованию качественно новых соединений - гидридов– с новым типом решеток, в которых водород имеет химическую связь с металлами и присутствует в виде гидрид-иона Н- (протон с двумя электронами) (В.Ларин, Гипотеза изначально гидридной Земли ).
Но если водород так охотно взаимодействует с металлами, то почему, собственно, железо должно быть исключением?.. И В.Ларин закономерно задается вопросом: а кто сказал (и доказал ли?) что ядро Земли сугубо железное?..
...почему все считают, что ядро железное, а мантия силикатная?.. оказалось, что это самое фундаментальное никогда не было доказанои что лаконичная формула ядро железное, мантия силикатная - не более чем умозрительное предположение... В недрах Земли было обнаружено плотное и тяжелое ядро, а поскольку железо - единственный тяжелый элемент, широко распространенный в природе (к тому же есть железные метеориты), то как само собой разумеющееся стали считать ядро железным. Далее, начало нашего века - время индустриального становления металлургии и доменного процесса. Тогда это была вершина прогресса... Поэтому опять же сама собой родилась аналогия: в Земле когда-то произошло плавление, тяжелое железо стекло вниз, в центр планеты, а легкие силикаты, как шлаки в домне, всплыли и образовали мантию. Отсюда и повелось: ядро железное, мантия силикатная (В.Ларин, Земля, увиденная по-новому ).
Поскольку же абсолютная железность ядра совершенно не доказана, постольку вполне допустима гипотеза, что внутреннее строение Земли совсем иное: в нем полно водорода, который в твердом ядре находится в составе гидридов, а в жидком внешнем - в качестве раствора в металле(пусть даже в том же железе). Может ли такое быть?.. Оказывается - запросто...
Прежде всего, растворение водорода в металле не является его простым перемешиванием с атомами металла: водород при этом отдает в общую копилку раствора свой электрон, который у него всего один, и остается абсолютно голым протоном. А размеры протона в 100 тысяч раз (!) меньше размеров любого атома, что в конечном итоге (вместе с громадной концентрацией заряда и массы у протона) позволяет ему даже проникать глубоко внутрь электронной оболочки атомов. Эта способность оголенного протона уже доказана экспериментально.
Но проникая внутрь другого атома, протон как бы увеличивает заряд ядра этого атома, усиливая притяжение к нему электронов и уменьшая таким образом размеры атома. Поэтому растворение водорода в металле, каким бы парадоксальным это ни казалось, может приводить не к рыхлости подобного раствора, а наоборот - к уплотнению исходного металла. При нормальных условиях этот эффект незначителен, но при высоком давлении и температуре - весьма существенен.
Таким образом, предположение о том, что внешнее жидкое ядро Земли содержит в себе значительное количество водорода, во-первых, не противоречит его химическим свойствам; во-вторых, уже решает проблему глубинного хранилища водорода для рудных месторождений; и в-третьих, что для нас более важно, допускает значительное уплотнение вещества без столь же существенного возрастания в нем давления.
Но оказывается, что все это семечки ... В гидридах металлов мы имеем другую картину: не водород отдает свой электрон (в общую довольно рыхлую электронную копилку ), а металл избавляется от своей внешней электронной оболочки, образуя так называемую ионную связь с водородом. А радиус иона атома металла (т.е. атома без его внешней электронной оболочки) в среднем в 2 раза меньше радиуса самого атома. Это, с одной стороны, позволяет гидридам вмещать громадное количество водорода.
...например, один кубический сантиметр гидрида магния вмещает водорода по весу в полтора раза больше, чем его содержится в кубическом сантиметре жидкого водорода, и в семь раз больше, чем в сжатом до ста пятидесяти атмосфер газе! (М.Курячая, Гидриды, которых не было ).
В московском университете создали баллон на основе... интерметаллида [сплав лантана и никеля]. Поворот крана - и из литрового баллона выделяется тысяча литров водорода! (там же).
А с другой стороны, подобное уменьшение размера ионов металла допускает их уплотнение в гидридной форме в условиях сверхвысоких давлений даже до восьмикратного (!) значения. (см. Рис. 5 ). Причем эта способность к гиперуплотнению упаковки частиц гидридов экспериментально обнаруживается даже при обычном атмосферном давлении.
– Рис. 5–
| Плотность, г/cм | LiH | NaH | KH | RbH | CsH | CaH 2 | SrH 2 | BaH 2 |
| Металл | 0,534 | 0,971 | 0,862 | 1,532 | 1,903 | 1,55 | 2,60 | 3,50 |
| Гидрид | 0,816 | 1,396 | 1,43 | 2,59 | 3,42 | 1,90 | 3,26 | 4,21 |
| Уплотнение, % | 52,8 | 43,8 | 65,8 | 69,2 | 80,0 | 22,6 | 25,4 | 22,9 |