Ждет ли Землю судьба Фаэтона

Практически все металлы способны реагировать с водородом. Взаимодействие идет по следующей схеме: адсорбция на поверхности - растворение в объеме металла (окклюзия) - химическое взаимодействие (образование гидридов). Адсорбция и окклюзия являются чисто физическими процессами: адсорбция вызывает диссоциацию молекул водорода на атомы, в процессе окклюзии водород отдает электрон в зону проводимости металла и присутствует в его объеме в виде протонного газа. Металлы способны в одном своем объеме растворять сотни и даже тысячи объемов водорода... Химическое взаимодействие между водородом и металлами приводит к образованию качественно новых соединений - гидридов - с новым типом решеток, в которых водород имеет химическую связь с металлами и присутствует в виде гидрид-иона Н- (протон с двумя электронами) (В.Ларин, Гипотеза изначально гидридной Земли ).

Но если водород так охотно взаимодействует с металлами, то почему, собственно, железо должно быть исключением?.. И В.Ларин закономерно задается вопросом: а кто сказал (и доказал ли?) что ядро Земли сугубо железное?..

...почему все считают, что ядро железное, а мантия силикатная?.. оказалось, что это самое фундаментальное никогда не было доказано и что лаконичная формула ядро железное, мантия силикатная - не более чем умозрительное предположение... В недрах Земли было обнаружено плотное и тяжелое ядро, а поскольку железо - единственный тяжелый элемент, широко распространенный в природе (к тому же есть железные метеориты), то как само собой разумеющееся стали считать ядро железным. Далее, начало нашего века - время индустриального становления металлургии и доменного процесса. Тогда это была вершина прогресса... Поэтому опять же сама собой родилась аналогия: в Земле когда-то произошло плавление, тяжелое железо стекло вниз, в центр планеты, а легкие силикаты, как шлаки в домне, всплыли и образовали мантию. Отсюда и повелось: ядро железное, мантия силикатная (В.Ларин, Земля, увиденная по-новому ).

Поскольку же абсолютная железность ядра совершенно не доказана, постольку вполне допустима гипотеза, что внутреннее строение Земли совсем иное: в нем полно водорода, который в твердом ядре находится в составе гидридов, а в жидком внешнем - в качестве раствора в металле (пусть даже в том же железе). Может ли такое быть?.. Оказывается - запросто...

Прежде всего, растворение водорода в металле не является его простым перемешиванием с атомами металла: водород при этом отдает в общую копилку раствора свой электрон, который у него всего один, и остается абсолютно голым протоном. А размеры протона в 100 тысяч раз (!) меньше размеров любого атома, что в конечном итоге (вместе с громадной концентрацией заряда и массы у протона) позволяет ему даже проникать глубоко внутрь электронной оболочки атомов. Эта способность оголенного протона уже доказана экспериментально.

Но проникая внутрь другого атома, протон как бы увеличивает заряд ядра этого атома, усиливая притяжение к нему электронов и уменьшая таким образом размеры атома. Поэтому растворение водорода в металле, каким бы парадоксальным это ни казалось, может приводить не к рыхлости подобного раствора, а наоборот - к уплотнению исходного металла. При нормальных условиях этот эффект незначителен, но при высоком давлении и температуре - весьма существенен.

Таким образом, предположение о том, что внешнее жидкое ядро Земли содержит в себе значительное количество водорода, во-первых, не противоречит его химическим свойствам; во-вторых, уже решает проблему глубинного хранилища водорода для рудных месторождений; и в-третьих, что для нас более важно, допускает значительное уплотнение вещества без столь же существенного возрастания в нем давления.

Но оказывается, что все это семечки ... В гидридах металлов мы имеем другую картину: не водород отдает свой электрон (в общую довольно рыхлую электронную копилку ), а металл избавляется от своей внешней электронной оболочки, образуя так называемую ионную связь с водородом. А радиус иона атома металла (т.е. атома без его внешней электронной оболочки) в среднем в 2 раза меньше радиуса самого атома. Это, с одной стороны, позволяет гидридам вмещать громадное количество водорода.

...например, один кубический сантиметр гидрида магния вмещает водорода по весу в полтора раза больше, чем его содержится в кубическом сантиметре жидкого водорода, и в семь раз больше, чем в сжатом до ста пятидесяти атмосфер газе! (М.Курячая, Гидриды, которых не было ).

В московском университете создали баллон на основе... интерметаллида [сплав лантана и никеля]. Поворот крана - и из литрового баллона выделяется тысяча литров водорода! (там же).

А с другой стороны, подобное уменьшение размера ионов металла допускает их уплотнение в гидридной форме в условиях сверхвысоких давлений даже до восьмикратного (!) значения. (см. Рис. 5). Причем эта способность к гиперуплотнению упаковки частиц гидридов экспериментально обнаруживается даже при обычном атмосферном давлении.

- Рис. 5 -

Таким образом, гипотеза о том, что твердое внутреннее ядро Земли состоит не из чистого железа, а из гидридов, также не противоречит химическим свойствам водорода и металлов. Но, по сравнению с жидким раствором водорода во внешнем ядре, в данном случае мы имеем дело как с более эффективным хранилищем водорода , так и с рекордсменом по сжимаемости (т.е. по увеличению плотности без существенного изменения давления).

Переводя все вышеизложенное на русский язык, можно сказать, что В.Ларин предложил такую схему строения Земли, при которой снимается главное препятствие на пути теории расширения: появление в расчетах громадных давлений для недр Земли.

Заметим, что уменьшение размеров Земли в пределах приведенных ранее оценок (в 1,5 - 1,7 раза) требует увеличения плотности вещества всего в 4 - 5 раз, что оказывается вполне допустимым для гидридов (напомним: оценки возможного их уплотнения дали цифру 8!).

И последнее. Как можно накачать недра водородом, так можно и высвободить его оттуда.... Скажем, повышение температуры (при прочих равных условиях) вызывает его выделение ( дегазацию ) как из раствора в металле, так и из гидрида. При этом, достижение температурой определенного порога способно вызвать скачкообразное многократное увеличение скорости выделения водорода из гидридов: запредельные температуры вызывают их бурное разложение. Но гидриды же более плотно упакованы, чем просто металл . Поэтому

Главным геолого-тектоническим следствием гипотезы изначально гидридной Земли является значительное, возможно, многократное за время геологической истории увеличение ее объема, что обусловлено непременным разуплотнением недр планеты при дегазации водорода и переходе гидридов в металлы (В.Ларин, Гипотеза изначально гидридной Земли ).