Основы Гипотезы

История разработки концепции

После успешной защиты кандидатской диссертации (1968 г., Москва, ИМГРЭ) я заинтересовался глобальными проблемами, поскольку меня не удовлетворяла ситуация, при которой наши представления о строении Земли в целом никак не помогали мне при решении региональных вопросов. Я подозревал, что такого не должно быть «в принципе». За несколько месяцев я обошел многих ведущих специалистов в области наук о Земле и всем задавал один и тот же вопрос: «Что лежит в основе бытующих представлений о составе внутренних сфер нашей планеты, и почему они уверены в том, что ядро железное, а вся мантия силикатная?» Ответы были разные по форме, но суть сводилась к тому, что «иного не может быть», и что выказывать сомнения в правоверности этого фундаментального положения опасно для научной репутации специалиста. При этом четкого фактического обоснования никто не мог привести, и многие ссылались на космогонические построения, которые якобы однозначно доказывают именно такое устройство планеты.

Знакомство с успехами космогонии нисколько не прояснило ситуацию. Все космогонические концепции (часто взаимоисключающие) оказались основаны на умозрительных исходных посылках, и главное – их невозможно было проверить на фактическом (эмпирически собранном, вещественном) материале. Для меня - геолога и геохимика, привыкшего иметь дело с веществом, такое положение представлялось неприемлемым. Однако, среди множества блистательных идей, я обнаружил гипотезу Фреда Хойла (автора термина "Большой взрыв") о том, что во время формирования протопланетного диска вещество было частично ионизировано, и что центральное сгущение на этой стадии обладало мощным дипольным магнитным полем. Оказалось, что именно эту идею можно проверить на вещественном составе объектов Солнечной системы.

Схема этого теста удивительно проста. При формировании протопланетного диска (по Хойлу), вещество, сброшенное с протосолнечной небулы, должно было двигаться поперек магнитных силовых линий. Ионизированные, то есть заряженные, частицы не могут пересекать магнитные силовые линии (если у частиц не «релятивистские», а «тепловые» скорости перемещения), поэтому они должны были захватываться магнитным полем и останавливаться в нем, тогда как нейтральные атомы свободно проходили через магнитное поле. Атомы различных химических элементов различаются по склонности к ионизации. Таким образом, если идея Хойла правомерна, то при формировании протопланетного диска элементы, которые ионизируются легко, должны были захватываться магнитным полем и останавливаться в околосолнечном (околопротосолнечном) пространстве, тогда как трудно ионизируемые элементы уходили в более удаленные зоны. Иными словами, если Хойл прав, то при формировании протопланетного диска в магнитном поле небулы происходило разделение элементов в зависимости от их потенциалов ионизации.

В начале 70-тых ХХ века нам были известны составы: фотосферы Солнца, внешней оболочки Земли (примерно, до глубины 150 км), внешней оболочки Луны и пояса астероидов (по коллекциям метеоритов), который отстоит от Солнца в 3 раза дальше Земли. Сведения по другим объектам были (как и сейчас) слишком фрагментарны. Сопоставление этих составов (в парах: Земля/Солнце, Луна/Земля, астероиды/Земля) выявило четкую зависимость распространенности химических элементов в Солнечной системе от их потенциалов ионизации. Следовательно, Ф. Хойл был прав. Но самое главное в том, что на основе выявленной мною «зависимости …..» появилась возможность определить исходный состав Земли. Согласно этому определению (сделанному на основе фактических данных), содержание кислорода в теле планеты не должно превышать 1% от всей её массы, преобладающими элементами являются Si, Mg и Fe; далее (по убывающей) – Ca, Al, Na; концентрации прочих не превышают десятых и сотых долей процента. Вместе с тем, более половины всех атомов (60%) в изначальной Земле принадлежали водороду (4,5% по массе).

Этот космогонический аспект будущей новой теории обсуждался на семинаре у нашего блистательного астрофизика – И.С. Шкловского и получил полное одобрение.

Итак, наша оценка показала, что в изначальной Земле резко преобладали металлы и водород. Соответственно возникла необходимость изучить характер взаимодействия водорода с металлами в широком диапазоне температур, концентраций и давлений с тем, чтобы понять характер развития такой планеты во времени и определить ее внутреннее устройство на современном этапе, чему были посвящены многие годы. К данному времени (70-тые и 80-тые г.г.) многое в этой области было сделано металловедами, специалистами по физике твердого тела и химиками. По мере освоения этого материала приходило понимание внутреннего устройства планеты и ее геодинамики. Вместе с тем, многие знания отсутствовали, и их приходилось добывать, проводя собственные экспериментальные исследования на базе многочисленных научных и научно-производственных институтов и организаций (Институт Экспериментальной Минералогии АН СССР, Институт Физики Твердого Тела АН СССР, Институт Сверхвысоких Давлений АН СССР, ВНИИСИМС Министерства Геологии, Институт Неорганической Химии АН СССР, Институт Стали и Сплавов, Институт Физики Земли АН СССР, Институт Физики Металлов Уральского отд. АН СССР, Сибирский Энергетический Институт АН СССР (Иркутск), Геологический Институт АН СССР и др.).

При этом были обнаружены неизвестные ранее физические явления. Так, например, было установлено, что металлы, содержащие растворенный водород (в виде твердого раствора) в условиях всестороннего сжатия становятся пластичными и при дальнейшем повышении давления начинают течь, как будто бы они подверглись плавлению, и это при комнатной температуре. (Авторское свидетельство № 1165525).

Данное явление было предсказано мною, поскольку оно было совершенно необходимо в рамках нового понимания внутреннего устройства планеты. Любопытно отметить первоначально негативную реакцию на это предсказание специалистов-физиков, которые многие десятилетия изучали «водородную хрупкость» металлов и не могли представить себе, что в условиях гидростатического сжатия вместо хрупкости мы увидим сверх-пластичность и сжижение при комнатной температуре.

К концу 80-тых годов новая теория (Происхождение, состав, строение и развитие Земли) была в основном разработана и успешно защищена в качестве докторской диссертации на Ученом Совете Геологического института АН СССР (Москва, 1989 г). В 1992 году она была опубликована в Канаде на английском языке под названием – «Hydridic Earth: the New Geology of Our Primordial Rich Planet». Основные публикации на русском: «Гипотеза изначально гидридной Земли», Москва, «Недра», 1975; и «Гипотеза изначально гидридной Земли», Издание II-е (переработанное и дополненное), Москва, «Недра», 1980.

Итак, на основе фактических (эмпирически собранных) данных я обнаружил, что распределение химических элементов в Солнечной системе функционально зависит от их потенциалов ионизации. Эта зависимость позволила определить, что изначальная Земля была сложена преимущественно водородистыми соединениями металлов, т.е. гидридами. Исследования особенностей взаимодействия водорода с металлами позволила понять характер эволюции планеты во времени и построить новую геохимическую модель современной Земли:

Эта модель отличается от традиционно принятой (ядро - железное, мантия – силикатная) прежде всего ограниченным распространением кремний-кислородной оболочки на глубину. Под континентами ее мощность составляет в среднем примерно 150 км, а под океанами существенно меньше. По новым данным, основной объем планеты представлен металлосферой из сплавов и соединений на основе кремния, магния и железа, с соответствующими добавками других элементов, но без кислорода. Кислород из металлосферы практически весь вынесен во внешнюю геосферу, за счет чего и сформировалась литосфера. Ядро Земли сохранило исходный состав планеты, но если во внешней зоне водород присутствует в основном в виде раствора в металлах, то внутреннее ядро сложено водородистыми соединениями - гидридами. Здесь хотелось бы напомнить, что еще в 30-тых годах 20-го века академик В.И.Вернадский предполагал именно такое устройство планеты.

Следует отметить, что в этой модели находят свое место: земная кора, астеносфера, переходный слой мантии, слой D" на границе ядра и мантии, жидкое состояние внешнего ядра и другие явления, установленные геофизическими методами. Более того, в рамках новой теории прекрасно объясняются все глобальные геологические процессы, и причины их эволюции во времени.

Теперь о главном. Литосфера имеет мощность 150 км под континентами. В зонах рифтогенеза она утоняется, и бескислородные интерметаллические силициды поднимаются к поверхности в виде гигантских выступов. Судя по геофизическим данным, в осевых частях океана, под рифтовыми впадинами, эти выступы располагаются на глубине 1,5 км от поверхности дна. На континентах, в зонах современного рифтогенеза они располагаются на глубине примерно 35 км. Однако местами, языки и гребни, отходящие от этих выступов, можно обнаружить на глубине 3-5 километров. Если мы найдем эти места и приспособимся добывать оттуда силициды, то каждый килограмм этого вещества (в результате химической реакции с водой), будет давать по 1200 литров водорода, и дополнительно к водороду по 13,5 мега-джоулей тепла (13,5 МДж выделяются при сжигании одного килограмма бурого угля). Таким образом, если Земля устроена «по-нашему», то она позволяет получать водород из воды, не только не затрачивая энергию, но еще и получать ее попутно и в больших количествах. Кроме того, в нашем варианте нет выбросов углекислого газа, о котором так много ведется разговоров в связи с парниковым эффектом и потеплением климата. Наш источник энергии обещает быть экологически чистым и неисчерпаемым в масштабах человеческих потребностей, поскольку объемы силицидов на доступных глубинах могут измеряться многими кубическими километрами.

23 октября 1989 года состоялось совместное заседание двух отделений АН СССР (Отделение геологических, геохимических, геофизических и горных наук и Отделение физико-технических проблем энергетики). Слушали предложение В.Ларина о возможности обнаружения принципиально нового источника энергии в зонах современного рифтогенеза. Предложение было поддержано с большим энтузиазмом (протокол заседания сохранен), и было принято решение ознакомить с новыми перспективами Совет Министров СССР, который поручил министру геологии выделить необходимые средства. В результате в план глубинного структурного бурения была включена «Тункинская скважина» (Байкальская зона рифтогенеза), где лично мною были проведены тщательные геологические исследования и (по моим рекомендациям) предварительные геофизические работы. Однако последовавшие затем политические события не позволили осуществить эти намерения. В последующие годы я веду исследования в других перспективных регионах планеты (Запад США и Канады, Израиль, Иордания) и в настоящее время мы (я и мои сотрудники) совершенно четко представляем «что и как» нужно делать для выявления интерметаллических силицидов на доступных глубинах. Некоторые общие положения этого направления защищены патентами, но многие тонкие и специфические приемы, используемые нами при проведении «наших» поисковых работ, мы предпочитаем держать в виде “know how”.

В сентябре 2005 года вышел тираж моей новой книги «Наша Земля», в которую внесены уточнения и дополнения, накопившиеся за последние 10 лет.