Происхождение заряженных частиц и состав геосфер З

Полное название статьи "Происхождение заряженных частиц и состав геосфер Земли".

Известно, что электрон – это заряженная частица с отрицательной полярностью; протон – также заряженная частица, но с положительной полярностью. Указанные частицы вместе с частицами нейтронного вещества (кроме протия) формируют первоначальную структурную единицу природы – атом. Установление этого факта явилось причиной особого внимания учёных к данному микромиру. К настоящему времени открыто более 500 элементарных частиц и разработана их классификация. Однако, несмотря на все эти достижения, такой важный вопрос, как происхождение заряженных частиц, остаётся открытым.

По нашему мнению, их появление обусловлено особенностью нахождения в космосе нейтронных прототел – потенциальных ядер звёзд и планет. Нейтронные прототела имеют сферическую форму, и они вращаются с огромной скоростью, что должно вызывать разрывные деформации в составляющем их веществе: вероятно, образуются микрослои, вращающиеся с различной угловой скоростью в зависимости от расстояния от центра прототела. Возникающее вследствие этого трение между слоями и должно вызывать появление заряженных частиц. Безусловно, сила этого трения в объёме нейтронного прототела различна. В наибольшей степени она должна проявляться на его периферии, где и возникает наибольшее количество заряженных частиц. Во внутренней его части, где угловая скорость постепенно уменьшается, сила трения ослабевает и, следовательно, заряженных частиц становится всё меньше.

В центральной части Земли находится ультрасжатое нейтронное прототело (см. рис., геосфера G), от поверхности которого, освобождаясь из плена ультрасжатого состояния непрерывно отделяются элементарные, в том числе заряженные, частицы. Это сопровождается выделением тепловой энергии, величина которой в настоящее время достигает 6000 °С [5]. В результате вокруг данного прототела сформировалась высокотемпературная (плазменная) оболочка мощностью 300-400 км, в пределах которой и происходит формирование атомов (см. рис., геосфера F).

На начальном этапе данного процесса, при наличии большого количества заряженных частиц, появились «тяжёлые» атомы, из которых впоследствии была построена жёсткая оболочка планеты, так называемая кора. Постоянное поступление новых порций элементарных частиц привело к тому, что масса уже сформированных «тяжёлых» атомов была постепенно «оттеснена» от прототел. При этом освободившееся пространство оказалось заполнено массой элементарных частиц, среди которых заряженных частиц становилось всё меньше. Финалом этого процесса оказалось появление атомов протия, в ядрах которых находится всего лишь один протон.

В результате этих процессов вокруг вращающегося прототела образовались геосферы, каждая из которых состоит из атомов преимущественно одного размера и, следовательно, характеризуется определёнными параметрами плотности. Согласно принципу «плотнейшей упаковки», плотность того или иного объекта (в данном случае геосферы) зависит от величины составляющих его элементов (в данном случае атомов): чем она меньше, тем больше плотность.

Особенностью развития планеты Земля в её постзвёздную стадию является дифференциация условий существования слагающих её атомов, возникшая в процессе уплотнения вещества. В результате объём сформировавшейся планеты оказался разделённым на две неравные части. Разделом их является так называемая граница Лемана, проходящая на уровне 410 км от дневной поверхности [5]. В нижней – бОльшей части, то есть в мантии, где давление превышает 100 ГПА [5], внешняя электронная оболочка атомов вероятно деформирована, в силу чего атомы лишены своих химических свойств, и вещество Земли, находящееся в мантии, оказалось «законсервировано» в атомном состоянии [2].

По данным изучения ксенолитов из кимберлитовых трубок по всему миру [4], в геосферах мантии присутствуют атомы лишь первых четырёх периодов таблицы Менделеева. Согласно данным по плотности геосфер, установленным с помощью геофизики, наибольшей плотностью (10-11г/см3) обладает геосфера E, залегающая в основании мантии Земли (рис. 1, геосфера E). Следовательно, она состоит из атомов первого периода таблицы Менделеева, а именно, из атомов протия и гелия. Выше расположена геосфера D’’, плотность которой составляет 5,5-6 г/см3, состоящая, вероятно, из атомов бОльшего размера, то есть из атомов второго периода таблицы Менделеева. Далее залегает геосфера D’, плотность которой составляет 4,5-5 г/см3, состоящая из атомов ещё бОльшего размера – то есть атомов третьего периода таблицы Менделеева. Верхняя геосфера мантии D+C, так называемая астеносфера, плотностью 3,7-4 г/см3, вероятно, сложена атомами четвёртого периода таблицы Менделеева (рис.).

Надмантийная жёсткая оболочка Земли (геосфера A+B), где давление не превышает 50 ГПА, состоит из химических соединений атомов всей таблицы Менделеева.
Указанная особенность появления заряженных частиц во вращающемся прототеле обусловила определённую последовательность появления геосфер во времени: наиболее древняя из них это надмантийная жёсткая оболочка Земли – геосфера A+B: её возраст около 4 млрд лет. Наиболее поздняя – геосфера E, залегающая в основании мантии.
Обращает на себя внимание тот факт, что в процессе формирования геосфер от древних к более молодым прослеживается тенденция к сокращению в атомах количества заряженных частиц. В результате это привело к резкому сокращению атомного многообразия в геосферах D’ и D’’, а в геосфере Е к атомному (водородному) однообразию. Вполне вероятно, что в дальнейшем из-за отсутствия заряженных частиц процесс атомообразования на планете Земля прекратится вовсе и созидание материального мира в его неорганической фазе закончится. На смену ему окончательно придёт фаза органики, представители которой уже освоили все возможные среды обитания – наземную, водную и воздушную.

Гарантией длительного существования органического мира на Земле является наличие в нижней части её мантии двух геосфер, из которых геосфера Е содержит неисчерпаемые  запасы протия, а геосфера D’’ – запасы атомов углерода, кислорода и азота. Указанные химические элементы являются, как известно, главным «строительным» материалом для органики. Известно, что углеродсодержащие газы участвуют в синтезе разнообразных органических соединений – углеводородов, аминокислот и вплоть до образования нуклеиновых кислот ДНК и РНК [1]. Доставляется этот материал высокотемпературными (до 4000 °С) суперплюмами, периодически возникающими в кровле геосферы Е [3].

Таким образом, указанная особенность происхождения заряженных частиц лежит в основе процесса формирования геосфер Земли, а также обуславливает их состав и последовательность появления.

Литература

1. Вдовыкин Г.П. Органические соединения в метеоритах – раннем веществе Солнечной системы. Дегазация Земли и генезис углеводородных флюидов и месторождений. Москва. ГЕОС, 2002 г.
2. Капустинский А.Ф. Геосферы и химические свойства атомов. /Геохимия. 1956. №1
3. Летников Ф.А. Дегазация Земли, как глобальный процесс самоорганизации. Материалы Международной конференции памяти ак. П.Н. Кропоткина, 20-24 мая 2002г. Москва, ГЕОС, 2002г.
4. Петрохимия кимберлитов. Москва, 1991г.
5. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли. Москва. Изд-во МГУ, 2002г.