Водень та протопланетні диски. Альтернативна теорія походження Землі

Відповідно до теорії, процес формування нашої сонячної системи розпочався з вибуху Наднової, в результаті якого матеріал вибуху змішався з космічним пилом. Під впливом гравітації, а також світлового тиску навколишніх зірок, ця суміш почала стягуватися до нового центру тяжіння.

Чим більше стискалася туманність, тим швидше вона оберталася, подібно до фігуриста, який притискає розкинуті руки до тіла, тим самим збільшуючи швидкість свого обертання.

З часом відцентрові сили врівноважили сили гравітації, і процес стиснення зупинився. В цей момент туманність набула форми двоопуклої лінзи з діаметром, що відповідає сучасній орбіті Меркурія - близько 100 мільйонів кілометрів. У центрі цієї холодної туманної лінзи було згущення, яке згодом перетворилося на Сонце.

Температура в центрі об'єкта була низькою, всього кілька тисяч градусів, що є результатом звичайного фізичного нагрівання газу при стисненні. На периферії туманності був більш-менш розріджений газ. Астрономи називають таку туманність небулою.

Протопланетні диски, що формуються в туманності Оріона, віддаленій на 1,5 тис. світлових років від Землі, є областями зародження молодих зірок.

Еволюція кожної з цих зірок може призвести до народження планетної системи, подібної до нашої. З п’яти зірок, що зображені на кадрі, що покриває 0.14 світлового року, чотири мають проплиди, видимі на тлі світлої туманності. Загалом у цій туманності серед досліджуваних 110 зірок знайдено 56, які мають проплиди. Об’єкт у вигляді краплі, розташований трохи правіше центру, представляє собою незвично розташований газопиловий диск.

tumannost-oriona-zarozhdenie-zvezd

Фото: Час Науки
Туманність Оріона. Народження зірок

 

З часом ця крапля стискається, внаслідок чого утворюються планети. Фонова волокниста структура представляє собою “ударні хвилі”, де швидко рухаюча речовина - залишки наднових - стикається в міжзоряному просторі з галактичним воднем, що повільно рухається.

Після того, як небула перестала бути хаотичною кашею, вона “схопилася” і почала обертатися єдиним цілим. Від екватора туманності, яка оберталася, ривком відокремилася частина маси, утворивши “димне кільце”. З цього кільця пізніше і з’явилися планети.

Момент руху був скинутий - фігурист розкинув притиснуті руки, і його обертання сповільнилося. Туманність стала крутитися повільніше, тому сили Коріоліса в центрі згущення послабшали майже до нуля, струмені плазми перестали закручуватися в спіралі, соленоїд зруйнувався, а з ним відключилася генерація магнітного поля небули.

Це свідчить про те, що небула ніби спеціально ввімкнула власне магнітне поле, щоб скинути частину маси для формування планетної системи. Цей процес скидання частини зайвої маси і формування протопланетного диска тривав нібито сто років - вражаючий миттєвий акорд після мільйона років спочатку неспішного, а потім прискореного згущення!

Оскільки швидкість обертання центрального згущення (протосонця) впала, відцентрові сили вже не могли протистояти гравітації, газ почав активно стискатися, температура зростала, і, врешті-решт, у центрі всієї цієї газової купи, яка складалася здебільшого з водню, почалися термоядерні реакції - запалилася зірка.

молода зірка

Фото: The Universe Science
Молода Зірка

 

Відбуваючись в космічному просторі, газовий об’єкт, що обертався навколо зірки, почав проходити через ряд трансформацій. Цей процес був викликаний магнітним полем небули, яке до цього часу було досить сильним.

Внутрішня частина протопланетного диска, яка була охоплена цим полем, була іонізована, тобто стала струмопровідною. Коли магнітне поле почало руйнуватися, у струмопровідному диску виникли кругові електричні струми.

Цей процес можна порівняти з шкільним експериментом, коли вчитель розриває ланцюг в індукційній котушці, і стрілка вольтметра робить мах, фіксуючи стрибок напруги. Що відбувається через те, що в котушці наводиться струм, який прагне зберегти магнітне поле від розпаду.

Однак, в туманності процес тривав значно довше - на протязі тисяч років - через величезні розміри об’єкта.

В результаті, газовий об’єкт почав розділятися на безліч тонких кілець через взаємопритягання струмів, що течуть в одному напрямку. З часом ці кільця почали зливатися, стаючи дедалі щільнішими. Потім вони перетворилися на кільцеву зв’язку нерівної довжини через так званий пінч-ефект. Згодом, під дією гравітації, ці “сосиски” перетворилися на газові кулі - глобули, з яких потім сформувалися планети.

Цікаво, що весь цей процес супроводжувався яскравим світлом, що випромінювалося газовим об’єктом. Це було подібно до світіння неонової лампи, і чим більше ущільнювалися плазмові кільця, тим яскравіше вони світилися. Це відбувалося навіть до того, як Сонце почало своє існування.

Гідридна теорія Ларіна

Фото: Darvaza Gas Crater
Гідридна теорія Ларіна

 

Процес формування планет відбувався не через збирання твердих частинок, а через газові протопланетні згустки, відомі як глобули. Іонізація газу, підтримувана короткоживучими радіоактивними елементами, перешкоджала збиранню частинок речовини в тверді грудки через електростатичне відштовхування позитивно заряджених іонів.

Зі збільшенням маси протоземлі зростали сили гравітаційного стягування, що призводило до збільшення середньої щільності. Радіус зростаючої протопланети залишався в межах мільйона кілометрів. Цей стан був характерний для всіх планет земного типу на початковому етапі їхнього формування.

Конденсація речовини почалася після того, як короткоживучі ізотопи вичерпалися, і ступінь іонізації знизився. Великі тверді тіла не могли формуватися в газовій протопланеті, об’єднаній силами гравітації. Конденсація проторечовини з подальшим ущільненням її в тверду планету була подібна до “м’якого пеплопаду” до центру тяжіння.

"Твердіння" відбувалося повільно, протягом наступного мільйона років, і нагадував злиття крапель або злипання великих пластівців попелу в повільному польоті. З цього “попелу” і вийшла Земля. Поступова гравітаційна конденсація речовини призводила до її розігріву.

Теплова енергія буквально запасалася, акумулювалася в гідридах. Щоб потім вивільнитися і дати поштовх тепер уже не космічній, але геологічній історії планети. Тиск сприяє проникненню водню в метали. А температура, навпаки, сприяє розкладанню металлогідридів. На першому етапі працював саме тиск, формуючи металогідридне ядро планети.

Радіогенне тепло - це тепло від розпаду радіоактивних елементів. Колись короткоживучі (час життя близько мільйона років) радіоактивні елементи зіграли свою роль в еволюції небули: іонізували нейтральний газ, завдяки чому стала можливою магнітна сепарація елементів. А ось тепер уже “довгограючі” радіоактивні елементи типу урану зіграли свою роль у запуску геологічного двигуна нашої планети.

Неспішний розпад трансуранових почав поступово прогрівати планету зсередини по всьому її об’єму. І металогідриди почали поступово розкладатися. Хімічні зв’язки метал - водень рвалися, і звільнений водень, для якого метал прозорий, спрямовувався назовні. Зрозуміло, спочатку металогідриди почали розпадатися там, де їх не стримував тиск, - неподалік від поверхні планети. І поступово цей процес просувався вглиб.

Через якийсь час планета розшарувалася на кілька геосфер, вкладених одна в одну, як матрьошки. Усередині планети залишалося важке і дуже щільне ядро з металогідридів. Його оточив пояс металів, у яких гідриди вже розклалися і тепер це були просто метали з рясно розчиненим у них воднем, що інтенсивно витікав угору.

Радіогенний прогрів спричинив поступове розширення шару металів, в той час як металогідридне ядро зменшувалося через розпад гідридів. Важливо відзначити, що протягом 4,5 мільярда років існування Землі, в її надрах функціонує радіоактивна піч.

Однак, Земля не перегрілася або не розплавилася. Це пояснюється тим, що надлишкове тепло ефективно відводиться воднем, який витікає вгору і, досягнувши поверхні планети, відправляється у відкритий космос.

На сучасному етапі, в центрі планети знаходиться металогідридне ядро діаметром 2750 км, яке ще не зникло. Це ядро відоме як внутрішнє ядро, оскільки існує також зовнішнє ядро, що складається з гідридів, що зникають, змішаних з металами, насиченими воднем. Товщина цього шару становить 2100 км, а внутрішнє та зовнішнє ядра разом формують Велике ядро Землі.

Велике ядро оточує металосфера товщиною приблизно 2750 км, яка, як видно з назви, складається зі сплавів різних металів на основі кремнію, магнію та заліза. Водню в ній практично немає. Нарешті, Землю вкриває тонкий шар силікатів і оксидів товщиною до 150 км.

Варто відзначити, що оцінки товщини вищезазначених шарів можуть відрізнятися у різних джерел, залежно від використовуваних методик. Наприклад, на деяких схемах представлено дані, отримані за допомогою супутників, таких як CHAMP і Orsted.

Внутрішня будова Землі

Фото: Час Науки
Внутрішня будова Землі

 

Водень, що походить з нижніх шарів Землі, вступає в хімічну реакцію з киснем, присутнім у літосфері, що призводить до утворення води. Ця вода заповнює проміжки між континентальними плитами, створюючи океани. Цей процес підтверджується високим вмістом водяної пари в газах, що вивергаються вулканами. Наприклад, в газах вулканів Гавайських і Курильських островів вміст водяної пари становить 80%.

Важливо відзначити, що водень випаровується не одразу з усього об’єму металогідридного ядра планети, а починає активно випаровуватися лише з верхніх шарів ядра. Це пов’язано з тим, що чим ближче до центру планети, тим вищий тиск, а високий тиск збільшує стійкість гідридів до температури.

Гідриди розпадаються, збільшуються в об’ємі і перетворюються спочатку на метал, густо насичений воднем, а потім і просто на метал. Таким чином, металлосфера потовщується, а гідридне ядро “всихає”.

На сьогоднішній день металогідридне ядро займає всього один відсоток об’єму Землі. Враховуючи, що саме воднева дегазація є тектонічним двигуном планети, можна стверджувати, що наша планета в тектонічному сенсі переживає період глибокого клімаксу.

Коли водень закінчиться, зовнішнє ядро перестане бути рідким, відключиться магнітне поле. І Земля поступово стане таким же мертвим світом, як Марс або Місяць. Хоча точних термінів не наводиться, але, згідно з найпесимістичнішими розрахунками, кілька десятків мільйонів років у нас у запасі ще є.

Написати коментар

Популярні статті

Також читають