Сенсационная история Земли

среди наиболее распространенных элементов – будет водород.

Известно, что химические реакции (при прочих равных условиях) идут преимущественно в том направлении, при котором энергия связи между элементами образующегося вещества наиболее высока. Так, скажем, энергия связи Al-O и Si-O существенно выше энергии связей H-O, Ca-O и Mg-O, которые приблизительно равны друг другу, но, в свою очередь, значительно выше энергии связей К-O и Na-O. Поэтому на ранних этапах истории Земли будет преобладать окислительный характер химических реакций, так как у водорода, говоря простыми словами, просто не хватит сил отвлечь на себя кислород от более аппетитных элементов, среди которых и кремний – элемент, находящийся в мантии планеты в изобилии (оттого ее и считают силикатной). Однако

«Термодинамические расчеты, проведенные О.Л.Кусковым с учетом сжимаемости конденсированных фаз, показали, что с ростом давления тепловой эффект реакций восстановления изменяется с эндотермического [с поглощением тела] на экзотермический [с выделением тепла], и чем больше величина давления, тем большее количество тепла выделяется при восстановлении. В случае восстановления окиси кремния водородом (или углеродом) инверсия знака теплового эффекта оказывается в области 400·10⁸ Па. Следовательно, при давлениях больше 400·10⁸ Па самопроизвольно будут протекать реакции восстановления, тогда как в области меньших давлений, наоборот, должны идти реакции окисления, и чем меньше давление, тем больше будет их экзотермический эффект» (В.Ларин, «Гипотеза изначально гидридной Земли»).

То есть, говоря более простым русским языком, упомянутые процессы окисления будут происходить ближе к поверхности Земли, а в недрах – преобладать реакции восстановления. При этом, высвобождающийся из недр кислород, поднимаясь вверх, во внешних оболочках будет вступать в реакции окисления, сопровождающиеся (в условиях малых давлений) выделением большого количества тепла, прогревающего верхний слой Земли. Параллельно, поступающий из глубины водород обеспечивает резко восстановленный характер флюида, содержащий преимущественно молекулярный водород Н₂ и метан СН₄ (недра же тоже прогревались, только из-за реакций восстановления, а прогрев высвобождал новый водород).

Таким образом, получается весь набор условий, характерный для азоя-архея: сильно прогретая внешняя оболочка, которая вследствие своих малых размеров обуславливает мелкий масштаб конвекции и значительное разнообразие формирующихся пород; сильно восстановленный безводный флюид (о составе которого свидетельствуют и мелкие газовые включения в древнейших породах), который обуславливает и незначительное количество свободного кислорода в первичной атмосфере Земли.

Но, естественно, данный процесс не мог продолжаться вечно. В конце концов кислород выбрал наиболее аппетитные элементы и принялся за другие, среди которых оказался и главный восстановитель – водород. Таким образом, в состав «основных действующих лиц» включилась вода, которая, как известно, является, во-первых, весьма химически активным веществом; а во-вторых, и весьма легким подвижным соединением, то есть способна выполнять роль флюида в глубинных процессах.

Раз свободного кислорода стало меньше – во внешнем слое прекратились реакции окисления с выделением тепла; оболочка остыла и произошел так называемый процесс консолидации первичной твердой коры, а активные химические процессы сместились вглубь. Это произошло, как считается, ориентировочно на границе архея-протерозоя. И именно это время, следуя элементарной логике, можно считать временем формирования первичной астеносферы.

Но это далеко не все результаты упомянутой переориентации химических процессов.

Кислород, переключившись на водород, обусловил то, что последний (т.е. водород) начал разрывать связи К-О и Na-O (вспомним про энергию связей) и высвобождать таким образом щелочные металлы.

Но образование связей Н-О, помимо прочего, изменяет состав флюида на более насыщенный водой, а вода – отличный растворитель. И хотя процессы в недрах далеки от простого растворения, таблица растворимости веществ в воде тоже может нам помочь.

Ионы

K⁺

Na⁺

Ca²⁺

Mg²⁺

Fe²⁺

Al³⁺

OH^-

Р

Р

М

М

Н

Н

SiO₃^2-