Вы давно хотите обновить внутренний облик вашего загородного дома и даже в течение нескольких месяцев находились в поисках компаний, предлагающих свои услуги по дизайну интерьера квартир, но так и не смогли найти грамотного исполнителя? Значит, пришло время обратиться к полному идей частному дизайнеру, найти которого Вы сможете по адресу homedizainer.ru.
ХАРАКТЕР ЭВОЛЮЦИИ ИЗНАЧАЛЬНО ГИДРИДНОЙ ЗЕМЛИ
Сначала обсудим температурный режим новорожденной планеты. По мере гравитационного уплотнения протопланетной сферы в твердое тело высвобождалась потенциальная энергия, которая в основном трансформировалась во внутреннюю энергию планеты (как термодинамической системы). Обычно повышение внутренней энергии твердого тела в основном сводится к повышению температуры. И в рамках традиционных представлений о преимущественно силикатно-окисном составе Земли новорожденная планета должна была бы иметь высокую температуру, порядка двух-трех тысяч градусов.
Однако в случае изначально гидридной Земли все происходило совершенно иным образом. Мы знаем четкое правило: с повышением давления все большую устойчивость приобретают все более плотные фазы, т.е. химические соединения, обладающие большей сжимаемостью. Ниже (в разделе 5.1) будет показано, что ионные гидриды обладают много большей сжимаемостью в сравнении с гидридами ковалентными. Следовательно, при высоком и сверхвысоком давлении (порядка мегабара) гидриды металлов должны трансформироваться таким образом, чтобы иметь преимущественно ионный тип химической связи.
Гидриды всех металлов, входящих в состав планеты (см. табл. № 1), имеют преимущественно ковалентный тип химической связи, но это при давлении в 1 атмосферу. Вместе с тем при возрастании давлений до мегабарного диапазона (давление в центре Земли ~ 3,6 мегабара) тип химической связи должен быть преимущественно ионным. Чтобы провести такую транс -формацию, нужно совершить работу, т.е. затратить энергию. Таким образом, в случае изначально гидридного состава потенциальная энергия, выделявшаяся при гравитационном уплотнении планеты, не приводила к ее разогреву, а преимущественно расходовалась на преобразование химических соединений в недрах Земли. Впрочем, здесь вернее будет сказать не «расходовалась», а «консервировалась» в теле планеты. В рамках термодинамики это означает резкое возрастание химического потенциала водорода*.
——————————————————————————————————
* Следует помнить, что водород в исходном составе являлся преобладающим элементом (по числу атомов). В таком случае повышение внутренней энергии при гравитационном сжатии непременно вызывало возрастание «химического потенциала» водорода. «Химический потенциал» — это отнюдь не термин общего пользования, а строго определенная термодинамическая функция, которая имеет размерность энергии и является мерой потенциального стремления компонента к переходу из одной фазы системы в другую. В нашем случае это означает стремление водорода выйти из тела планеты (из твердой фазы) в атмосферу (в газовую фазу планеты как термодинамической системы). В термодинамике химический потенциал «т» определяется как: μ = U+p V — TS, где U — внутренняя энергия, p — давление, V — объем, T — температура, S — энтропия. Полный дифференциал этого выражения имеет вид: d μ = dU +p dV+ V dp — TdS — SdT. Но так как dU = TdS — p dV, то химический потенциал принимает вид: d μ = Vdp — S dT. Когда температура меняется мало или вообще постоянна (по причине протекания эндотермических процессов), то энтропийный член «SdT» будет малым или равным нулю и возрастание давления будет сопровождаться в основном увеличением химического потенциала. Если в дальнейшем к какой-то части этой системы подводится тепло и температура достигает уровня неустойчивости гидридов, последние будут разлагаться с выделением водорода и высвобождением энергии (в виде тепла), ранее запасенной в виде химического потенциала.
——————————————————————————————————
Итак, по мере роста давлений в недрах планеты начинались процессы, идущие с поглощением тепла, и суть этих процессов в трансформации характера химической связи водорода с металлами. Следовательно, новорожденная планета была относительно холодной. Под этим нечетким определением мы понимаем всего лишь то, что температура в ее недрах не достигала того уровня, при котором гидриды начинали разлагаться. На этом кончается космогонический этап формирования планеты и начинается долгая геологическая жизнь Земли.
В качестве причины дальнейшей эволюции мы принимаем традиционное представление о радиогенном разогреве земных недр. Однако радиогенное тепло отнюдь не является главным источником энергии, определяющим эволюцию планеты (об этом мы будем говорить ниже, в разделе 8). Оно лишь согревает планету до температур, при которых начинается разложение гидридов.
В свете определенного нами характера происхождения Земли радиоактивные элементы изначально должны быть распределены равномерно по всему объему планеты. Соответственно и нагрев планеты происходил равномерно по ее объему.
Учитывая большую устойчивость гидридов с повышением давления (т.е. с глубиной), приходим к неизбежному выводу: при разогреве гидридная Земля должна была расслоиться на ряд геосфер. При этом более длительно гидриды металлов должны были сохраниться в центре планеты (в зоне максимальных давлений) в окружении сферы из металлов, содержащих водород в виде раствора, тогда как из внешних оболочек водород должен был в значительной мере дегазироваться.
В результате сформировались водородсодержащее ядро с чисто гидридной центральной зоной и металлическая оболочка, объем которой со временем увеличивался за счет сокращения массы ядра. Совершенно очевидно, что в процессе развития такой планеты внешняя металлическая оболочка постоянно «продувалась» водородом, поступающим из внутренних зон.
Уже многие десятилетия в практике литейного дела продувка водородом применяется как весьма эффективный метод очистки металлов от кислорода. Продувку ведут как через жидкий металл, так и через твердые отливки, но последние при этом должны иметь температуру порядка 600 — 700 оС. В данном процессе поражает скорость, с которой примесные атомы кислорода вытесняются из твердых (!) отливок. Если такие же скорости диффузии атомов кислорода принять для внешней геосферы, то получается, что за 15 — 20 тысяч лет водородная продувка может очистить от кислорода толщу мощностью в 1000 км. Однако мы не регламентированы по времени и вполне можем допустить, что этот процесс протекал в природе, к примеру, в 1000 раз менее эффективно. И все равно это будут лишь 15 — 20 миллионов лет, что весьма малый срок в рамках земной геохронологии. Очевидно, следует признать, что в рамках наших построений не может быть проблемы с выносом кислорода из глубоких недр наружу и что в результате этого процесса планета покрылась силикатно-окисной коркой, для которой мы будем использовать привычный термин — «литосфера». Следует отметить, что формирование литосферы — процесс весьма длительный. В своем преобладающем объеме она сформировалась к концу архея в виде достаточно ровной геосферы. Но затем по причинам, которые будут изложены в последующих разделах, она стала местами резко утоняться, а местами дорастать, и в настоящее время ее нижняя граница (в сечении) приобрела вид «зазубренной пилы», у которой отсутствуют многие зубья, а те, что есть, имеют разную форму, высоту и ширину.