Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли)

Здесь мы не будем обсуждать особенности формирования планет-гигантов, так как это увело бы нас в сторону от Земли и планет земного типа — основной цели этой книги.

2 . ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНОГО СОСТАВА ЗЕМЛИ.

В конце 50-х годов XX века Фрэд Хойл высказал идею о том, что при отделении протопланетного диска собственное магнитное поле небулы играло определяющую роль (Fred Hoyle — блистательный астрофизик и писатель фантаст в одном лице). Эта идея осталась практически невостребованной в космогонических построениях, однако она органически вписалась в наш сценарий происхождения Солнечной системы. Немного найдется космогонических концепций, которые можно было бы подвергнуть экспериментальной проверке. Но именно такова блистательная идея Хойла!

Схема этого теста удивительно проста. При формировании протопланетного диска вещество, сброшенное с протосолнечной небулы, должно было двигаться поперек магнитных силовых линий (см. рис. 2). Ионизированные, то есть заряженные, частицы не могут пересекать магнитные силовые линии (если у частиц не "релятивистские", а "тепловые" скорости перемещения), поэтому они захватываются магнитным полем и останавливаются в нем, тогда как нейтральные атомы свободно проходят через магнитное поле.

Рис. 2. Магнитная сепарация заряженных частиц при формировании протопланетного диска. Черные точки — ионизированные частицы, светлые кружки — нейтральные атомы.

Атомы различных химических элементов различаются по склонности к ионизации. К примеру, атом цезия может потерять свой электрон от света свечи или керосиновой лампы, в то время как атом гелия может оставаться нейтральным и в непосредственной близости от звезды. Таким образом, если идея Хойла и наши построения правомерны, то при формировании протопланетного диска элементы, которые легко ионизируются, должны были захватываться магнитным полем и останавливаться в околосолнечном (околопротосолнечном) пространстве, тогда как трудно ионизируемые элементы уходили в более удаленные зоны. Иными словами, мы предполагаем, что при формировании протопланетного диска происходило разделение элементов (магнитная сепарация) в зависимости от их потенциалов ионизации*.

* Способность того или иного элемента к ионизации оценивается либо энергией, которую необходимо затратить для отрыва от атома первого электрона, либо потенциалом ионизации первого электрона. В справочниках энергия ионизации приводится в электрон-вольтах, а потенциал ионизации — в вольтах.

Чтобы проверить это, необходимо провести ревизию данных о химических составах тел Солнечной системы. Само собой, для рассмотрения следовало брать только надежные, эмпирические (то есть аналитически установленные) данные и ни в коем случае не принимать в расчет «результаты», полученные на основе традиционно сложившихся умозрительных представлений о составе Земли и других планет, сколь бы убедительными они ни представлялись с точки зрения «бытующего здравого смысла». Какими же данными мы сегодня располагаем?

Во-первых, благодаря спектральному анализу нам известен состав фотосферы Солнца. Фотосфера отражает состав внешней зоны конвективного перемешивания, а в этой зоне заключено примерно 70 % объема звезды.

Во-вторых, на Земле нам доступен только материал ее внешней геосферы до глубины примерно 150 км, и то в основном по обломкам глубинных пород, вытащенных на поверхность кимберлитовыми трубками взрыва.

В-третьих, образцы, собранные на Луне, позволяют судить о составе ее внешней оболочки.

Наконец, в-четвертых, по коллекциям метеоритов (собранных «в падениях») нам хорошо известен пояс астероидов, который отстоит от Солнца в три раза дальше Земли. Сведения по другим объектам Солнечной системы пока еще слишком фрагментарны.

Итак, мы знаем определенно лишь кое-что на Земле и Луне, но достаточно полно представляем состав Солнца и удаленного от него (на три астрономических единицы) пояса астероидов. Проведем сопоставление этих составов в парах: Земля — Солнце, Земля — пояс астероидов и Земля — Луна. По оси ординат откладываем относительную распространенность элементов, по оси абсцисс — их первые потенциалы ионизации. Результаты представлены на рис. 3, 4, 5.

Рис. 3. Распространённость элементов на Земле относительно их обилия на Солнце.

Рис. 4. Содержание элементов в поясе астероидов относительно их распространённости на Земле.

Рис. 5. Сопоставление содержания элементов на Луне и Земле.