Техника - молодёжи 1991-06, страница 22

Трибуна смелых гипотез

Рожденный ползать летать не может! Это как сказать. Впрочем, не будем спорить с классиками. Для нас куда важнее знать, что специалист, призванный в силу своей профессии изучать химический состав земли — того, что у него под ногами, может вдруг сказать новое слово о небесах —происхождении планет, гибели звезд. И более того, связать в единый клубок проблемы геологии и космологии...

Виктор ОСИПОВ, кандидат технических наук, Александр УМИНСКИЙ,

кандидат химических наук, — сотрудники Института

вулканологии ДВО АН СССР

г.Л етропав лове к-К амчатский

Сверхновая по имени Земля

Что заставляет магму пробиваться к поверхности Земли через жерла вулканов и океанские трещины? Почему магматические расплавы состоят в основном из небольшого числа химических элементов и их соединений?

Мы — инициативная группа ученых Института вулканологии ДВО АН СССР — поставили перед собой эти вопросы, решение которых могло —ни mhoi о, ни мало — пролить свет на ход эволюции нашей и других планет.

— Ну да,— скажет скептически настроенный читатель, - так уж и на ход эволюции!

Но дело в I ом, ч i о все, что находится вокруг и даже внуз ри нас, вынесено ко[ да-'io из недр планеты с лавовыми потоками. Вырываясь на свободу, они порождают вулканы. Те же, которым не удалось пробиться к поверхности, деформирую! земную кору, служат причиной разрушительных землетрясений.

Нельзя судить о современном состоянии планеты в отрыве от ее истории. Давайте вспомним, как, согласно традиционным представлениям, обрела свой нынешний облик Земля. Принято счи тать, что Солнце и вращающиеся вокруг него планеты возникли примерно в одно и то же время (4,6 млрд. лет назад) из первичного газопылевого облака, распавшегося в результате гравитационного сжатия на уплотнившиеся со временем сгустки.

Недра 5емли (как и других небесных тел) разогрелись за счет энер! ии распада радиоактивных элементов, а также в процессе сжатия исходного материала. На каком-1 о э тапе сжат ия вещество планеты начало плавиться, а потом и расслаиваться по пчотности, пока не образовалось что-1«_> вроде «яйца всмятку». Самая сердцевина — твердое железо-никелевое ядро (переходить в жидкое состояние ему не дает огромное давление вышележащих оболочек планеты). Его опоясывает жидкое ме

таллическое ядро. Вокруг него, в свою очередь, располагается вязкая, полужидкая мантия, состоящая из тех же химических элементов, что и кора — «скорлупа» планеты. (Причем скорлупа эта не монолитная, а растрескавшаяся, состоящая из отдельных — материковых и океанических — плит.)

Теперь можно реконструировать и дальнейшую эволюцию Земли. Количество радиоактивных элементов неуклонно сокращается Все меньше тепла поступает от них в недра. Значит, охладится, застынет мантия, «вмерзнут» в нее материки. От века к веку труднее будет Солнцу согревать костенеющую изнутри планету. Наступит бесконечный ледниковый период.

Но этот мрачный сценарий может оказаться в корне неверным потому, что не объясняет причину образования магматических растворов. Радиогенное тепло тут явно ни при чем (в мантийном материале содержится не так уж много тяжелых нестабильных элементов, а существенного увеличения их концентрации в магматических выбросах во время извержений вулканов не наблюдается).

* * *

Мы предположили, что энергия, необходимая для образования магмы, поступает от Солнца —передается с солнечным ветром, потоком заряженных частиц, который со скоростью около 400 км/с достигает окрестностей Земли. Проникает она к поверхности, а затем в жидкое ядро планеты через так называемые полярные каспы —«дырки» в радиационных поясах (рис. 1), а затем фокусируется узким лучом к поверхности Земли, проплавляя каналы вулканов.

Оставалось определить механизм такого фокусирования. Он мог быть только химическим. Значит, следовало доказать, что в недрах планеты протекают реакции, сопровождающиеся значительным выделением тепла. Если подходящие реагенты действи

тельно существуют, то по местам их наибольшего залегания и будет пробивать себе дорогу к поверхности магма

Однако выяснилось, что классическая модель строения планеты возможности для протекания таких реакций не предусматривает. А это угроза нашей концепции. Но, может быть, ошибка не наша, а неверны современные представления о происхождении Земли?

Мы обратили внимание на так называемую стандартную кривую распределения элементов в Солнечной системе (рис. 2). Когда мы сравнили ее со спектром вспыхнувшей в 1987 году сверхновой, в глаза бросилось удивительное сходство — в обоих случаях те же элементы, причем примерно в одинаковых пропорциях.

Не из остатков ли сверхновой возникли в свое время планеты Солнечной системы? Если да, то подавляющее число атомов тяжелее гелия, находящихся в Солнечной системе, образовалось не в момент Большого взрыва (как считалось ранее), положившего начало существованию Вселенной, а гораздо позже, в процессе нуклеосинтеза в ядре некой звезды (или звезд), со временем превратившейся в сверхновую и выплеснувшей в межзвездное пространство свою «начинку».

Напомним читателю, что нуклеосинтез возможен потому, что энергия связи ядер атомов, стоящих в начале периодической таблицы Менделеева, выше, чем у ядер более тяжелых. Но, чтобы преодолеть барьер кулоновско-го отталкивания, ядрам необходимо двигаться с очень высокими скоростями. Нужны звездные температуры в миллионы градусов. Из водорода — исходного строительного материала — сначала синтезируется гелий (так называемая р-р эпоха), из него, в свою очередь, получаются углерод, азот и кислород (CNO эпоха). Затем наступает черед выгорать углероду — образуются кремний, фосфор и сера (SiPS эпоха). И заключает цепочку термоя-

20