Энергетические ресурсы планеты и Геополитика

(в чем заблуждаются геополитики в своих прогнозах на будущее)

В.Ларин, Н.Ларин, В.Ларин (мл.)

Сказывают, где-то в середине 19-го века начальником патентной службы США был весьма уважаемый джентльмен (и демократ!). И вдруг этот господин подает прошение об отставке. Надо сказать, работу патентного ведомства он организовал превосходно, никаких нареканий к нему не было, и на этом фоне столь неожиданный поступок. Руководство попросило разъяснений и получило в ответ категоричное заявление: «Паровоз(!) уже изобретен(!), и нет никакого смысла в дальнейшем существовании патентного ведомства, поскольку больше изобретать нечего».
Я не уверен, была ли такая история на самом деле. Возможно, это просто анекдот, которым мы пытаемся возвысить себя над прошлым, и своим снисходительным смехом как бы показываем, что мы-то, уж конечно, более прозорливы и дальновидны в оценке нашего будущего. Однако у меня есть веские основания сомневаться в этой прозорливости.

К настоящему времени эксперты тщательно перебрали все возможные источники энергии, и пришли к однозначному заключению: нефть, газ, уголь и уран останутся главными энергетическими ресурсами на ближайшие десятилетия. На этой основе политологи-футурологи строят прогнозы на будущее. И все варианты этих прогнозов предвещают достаточно мрачные перспективы человеческому сообществу в связи со скорым исчерпанием углеводородного сырья и расползанием «мирного атома» по планете. В нашем мире (не устоявшемся и полном противоречий) это может спровоцировать «нефтяные войны», а расползание атомных реакторов приведет к расширению «клуба ядерных держав».

 

Однако, так ли уж всё однозначно в этих прогнозах?

«Ой, ребята – всё не так.
Всё не так, ребята!»
Из песни Владимира Высоцкого

Можно согласиться с экспертами в том, что освоение термоядерной энергии и солнечного света откладывается (по техническим причинам) лет на 30-35. Поэтому наше ближайшее будущее, бесспорно, обусловлено энергетическими ресурсами, скрытыми в недрах планеты. И это абсолютно верно. Но когда эксперты от энергетики безапелляционно заявляют, что планета Земля ничего не может нам дать, кроме угля, нефти, газа и урана, то они, надо думать, исходят из того, что наша планета досконально изучена и что на ней уже невозможно обнаружить что-то принципиально новое. Тем не менее, дела обстоят совершенно иначе. Экспертам от энергетики следовало бы знать: бытующие представления геологов о недрах нашей планеты – это область гипотетических спекуляций, и не более того.

Знающие геологи (с большим практическим опытом) могут возразить, что им, мол, нет никакого дела до «высоких теорий», но поверхность-то Земли и доступные горизонты изучены достаточно полно. И посему не следует ожидать на нашей планете что-либо принципиально новое (особенно в области энергоресурсов). Ниже на конкретном примере (на неизвестных ранее фактах) будет показана неприемлемость такой точки зрения. Но сначала давайте обсудим – что же в действительности мы знаем о недрах нашей планеты.

«Terra Incognita»

Когда спрашиваешь геологов: «Как устроена Земля?», они привычной скороговоркой отвечают: «ядро железное, оболочка силикатная». Требуешь привести доказательства, скороговорки уже нет, а есть раздражение – «вот пристал …, и зачем спрашивать о том, что давным-давно всем известно». Если просишь проявить терпение и обозначить доказательную базу, начинают что-то говорить (простите, мямлить) про метеориты, а затем (с явным облегчением) отсылают к специалистам от космогонии с напутствием, что это их сфера, и что у них там все давно доказано. А у них там обилие космогонических концепций, часто взаимоисключающих, и ничего не доказано. Человека со стороны это настораживает. Но что по настоящему шокирует - так это то, что у всех концепций Земля получается одна и та же - с железным ядром и силикатной оболочкой.

При попытках выяснить, как такая однозначность может быть при столь разнообразных концепциях, оказывается, когда космогонисты всерьез и массово принялись решать проблему происхождения Земли (50-тые годы прошлого века), версия о железном ядре и силикатной мантии уже утвердилась в качестве догмы в сознании большинства специалистов по земным наукам. Астрофизики приняли за истину эту «Главную догму» в науках о Земле. И никто их них почему-то не задумался, а так ли это на самом деле? Прямо мистика какая-то. Такие блестящие умы (это про астрофизиков) и приняли на веру умозрительную версию, под которой не было никакой доказательно базы, хотя проницательный физик Луи Де-Бройль, основоположник квантовой механики, неоднократно предупреждал «о необходимости периодически подвергать глубокому исследованию положения, которые стали приниматься без обсуждения».

Немного истории рождения «Главной догмы»

Уже в середине 19-го века математики и астрономы установили, что исходя из момента инерции Земли, у нашей планеты должно быть существенное увеличение плотности к центру. Однако они не могли знать, происходит ли это постепенно или существует большое и плотное ядро. В начале 20-го века появилась наука сейсмология и довольно скоро сеть станций оказалась достаточной для выявления зоны «сейсмической тени» от ядра. Таким образом, наличие ядра было установлено.

 

Совсем молодая наука сделала великое открытие. И оно совпало во времени с бурным индустриальным становлением металлургии, доменного процесса. Железо требовалось для строительства могучих линкоров и роскошных лайнеров, для прокладки железных дорог. Доменный процесс тогда считался вершиной технического прогресса. «Век железа и пара» достиг своего апогея. Посмотреть на работу доменной печи ходили многочисленные экскурсии любознательной публики. Это впечатляло и вдохновляло. Завораживающая мелодия «Болеро» родилась у Равеля в тот момент, когда композитор наблюдал сталелитейный процесс.
Железо – единственный тяжелый элемент, широко распространенный в природе, и поэтому, как-то сама собой, в умах людей проявилась «догадка» - ядро Земли, конечно же, может быть только железным. Земля собралась из космической пыли, согрелась до плавления, железо выплавилось и собралось в центре планеты, а силикаты (как шлаки в домне) всплыли и сформировали кору и мантию.
Более того, ведь есть же метеориты железные и метеориты каменные (силикатные), которые к тому времени уже были признаны планетарным веществом Солнечной системы. Никаких других образцов этого вещества тогда еще не было, и поэтому ученые с благодарностью приняли этот подарок небес. Правда, приняли не сразу, французская академия еще в 19-том веке отрицала «камни, падающие с неба», поскольку на небесах не может быть каменной тверди (в этом отразилась борьба французских энциклопедистов с засильем церковников в понимании мироздания).

Однако когда наконец-то поняли (в начале 20-го века), что это действительно планетарное вещество, то стали относиться к метеоритам с каким-то благоговейным пиететом, воспринимая их чуть ли не как «дар, ниспосланный свыше». И надо полагать, «ниспосланный» для того, чтобы помочь нам понять устройство родной планеты. «Дарёному коню в зубы не смотрят», особенно, если подарок этот «ниспослан свыше». И метеоритам многое «прощалось»: к примеру, и то, что приходят они к нам из пояса астероидов, который расположен далеко за Марсом, в переходной зоне к планетам-гигантам; и то, что они составляют лишь малую и несгораемую долю (менее 0.1%) от общей массы метеорного вещества, сгорающего в атмосфере Земли; и многое другое. В общем, метеориты пришлись «как нельзя кстати» в дорисовке образа Земли – как большой доменной печи.

Даже Виктор Гольдшмидт (один из основоположников науки геохимии) предполагал, что разделение Земли на геосферы произошло в результате плавления пород (по аналогии с процессом выплавки чугуна в доменной печи), и что в центре Земли должен находиться железо-никелевый сплав, аналогичный таковому в метеоритах.
Значительно позже (в 60-х гг. прошлого века) методом ударного сжатия было обнаружено, что плотность железа в мегабарном диапазоне давлений существенно выше плотности земного ядра. Но это нисколько не смутило сторонников гипотезы железного ядра, они тут же предложили разбавить его более легкими элементами (углеродом, серой, кислородом, даже калием). При этом «легкая добавка» должна была бы составлять примерно 20-25%. Однако среди железных метеоритов нет образцов с такими добавками, и возникает законный вопрос: причем здесь метеориты вообще? И что же остается «в активе»? - образ Земли как гигантской доменной печи! Но не кажется ли Вам, дорогой читатель, что эта умозрительная аналогия не имеет никакой доказательной силы?
Среди геологов существует также своего рода миф о том, что якобы геофизика давно ответила на все вопросы о внутреннем устройстве нашей планеты. Информацию о внутренних зонах Земли дают сейсмические методы. Но они дают нам сведения только о скоростях прохождения сейсмических волн. И все будто бы забыли о том, что скорости звука могут быть одинаковы в совершенно различных по составу средах. Знаменитый астрофизик нобелевский лауреат Фред Хойл однажды едко пошутил по этому поводу. Ему попались на глаза результаты измерений скорости звука в лунном реголите (это пыль и дресва на лунной поверхности). В швейцарском сыре скорости оказались точно такими же. Хойл опубликовал эти совпадающие данные в ведущем научном журнале и приписал короткий стишок, смысл которого в переводе с английского примерно такой:
«Оказалось, что Луна
швейцарским сыром сложена?!»
И все же к началу 50-тых версия «ядро – железное, оболочка – силикатная» обрела статус «Главной догмы» в науках о Земле, и не от того, что получила доказательную базу, а просто потому, что так думать стало привычно (т.е. это просто стало привычным стереотипом мышления).
В это же время (начало 50-тых) взрывами первых водородных бомб был отмечен прорыв в понимании термоядерных реакций. Наконец-то было наглядно показано, почему светят звезды. И физики, окрыленные этим успехом, решили заодно разобраться, раз и навсегда, с проблемой происхождения Земли. Но к великому сожалению версию «ядро железное, остальное силикатное» они приняли в качестве «финишной точки» (конечной цели) в своих теоретических изысканиях, и стали объяснять нам, как такая планета могла бы сформироваться.
Сейчас уже и спросить-то не у кого, почему они так поступили. Ведь даже второгодник, решая задачу методом подгонки под заранее известный результат, прежде всего, старается убедиться, что он подсмотрел верный ответ, поскольку правильного решения под ложный результат не может быть в принципе. Однако господа космогонисты не удосужились обследовать «фундамент», на котором выстроена «Главная догма». Обрати они на это внимание, сразу выяснилось бы, что в этом самом «фундаменте» нет эмпирически установленных фактов, а есть только умозрительная аналогия с доменной печью. Их даже не отрезвило то, что вместо стройной теории у них все время получалось какое-то «лоскутное одеяло» с дырами, через которые сквозило недоказанностью.

Несколько фраз о «дырах с недоказанностью»

Проблема «переноса момента»
В небесной механике широко используется физическая величина mvr, так называемый момент количества движения.
Произведение массы на скорость “mv” в механике называют “количеством движения”, а умножение на плечо “r” - “моментом”. Отсюда проистекает название величины “mvr” - “момент количества движения”.
Согласно расчетам, 98% суммарной величины “mvr” Солнечной системы локализовано в планетах, общая масса которых составляет менее 1/700 от массы Солнца. Совершенно очевидно, что еще в протопланетную стадию практически весь “момент” был перенесен из центра формирующейся системы на ее периферию. Без этого переноса планетная система попросту не могла бы сформироваться. Надо сказать, что это большая (и больная) проблема для современной космогонии. И если Вас, дорогой читатель, будут уверять, что она якобы решена, не верьте этим уверениям. Некоторые космогонисты даже договорились оставить этот вопрос на будущее, что, мол, он «решится сам собой», поскольку планеты существуют и, следовательно, «перенос момента» каким-то образом осуществился.
Однако, если не известна «отправная точка», а представления о том, где «финиш» и каков он, смутные, то разве возможно найти путь, по которому надлежит следовать? Наверняка возможно «заблудиться в трех соснах» или «уйти не в ту степь».

Гипотеза «Солнечного ветра»
Эта гипотеза призвана объяснить различия в составах планет земного типа и водородно-гелиевых гигантов. Предполагается, что когда зажглось Солнце, «Солнечный ветер» выдул водород, гелий и другие легкие элементы из внутренней зоны протопланетного диска на периферию. И, якобы, именно этим обусловлены различия в составах внешних и внутренних планет. Идея яркая, но она не выдерживает проверки на фактических данных. Пояс астероидов отстоит от Солнца в 3 раза дальше Земли. Соответственно, там должно быть больше легких элементов. Однако в метеоритах (они приходят к нам из пояса астероидов) золота и платиноидов в 100 раз больше относительно их распространенности на Земле, ртути больше в 1000 раз. Разве эти элементы легкие? Или, например, атом германия примерно в 3 раза тяжелее атома кремния. Согласно версии «солнечного ветра» отношение Ge/Si на Земле должно быть больше, чем в поясе астероидов. Но, все наоборот, в метеоритах это отношение на порядок больше, чем на Земле. К тому же германий относится к геохимическому классу «рассеянных элементов», и у него нет склонности где-либо концентрироваться. Поэтому его не собрать «до кучи» в потайном месте, и не спрятать на недоступных глубинах. Вот и получается, что отнюдь не «солнечный ветер» определил составы планет, а какой-то совершенно иной процесс.

Скоропостижная конденсация
На стадии отделения протопланетного диска температура протосолнечной небулы достигала нескольких тысяч градусов (так показывают расчеты астрофизиков). Отделившийся диск должен был быстро остыть (иначе он просто рассеялся бы). Принято считать, что при этом обязательно должна была начаться конденсация – образование твердых частиц из газовой фазы. И дальнейший сбор планет земного типа предполагается в виде процесса гравитационного стягивания твердых частиц и тел, которые якобы могли вырастать до астероидных размеров. Но моделирование этого процесса на современной вычислительной технике обнаруживает несколько тупиковых проблем.
К примеру, при моделировании получается много больше планет, чем нужно. Чтобы получить реальную картину, необходимо «вмешательство творца». Все «вытанцовывается» только в том случае, если мы помещаем на орбиты будущих Земли, Венеры, Марса и Меркурия «зародыши» планет, которые в сотни раз больше остальных фрагментов. Однако в процессе строгого моделирования такие «зародыши» самопроизвольно (да еще на нужных местах) не появляются.
Но главное противоречие видится в другом. Согласно «Геохимии изотопов», начало формированию Солнечной системы было положено мощным актом нуклеосинтеза (полагают, взрывом Сверхновой). При этом протовещество Солнечной системы получило дополнительную порцию элементов по всему списку периодической системы. Но тогда же была сформирована масса короткоживущих радиоактивных изотопов с периодами полураспада порядка 105-106 лет. Это означает, что на этапе формирования протосолнечной небулы в ней существовал мощный источник ионизации, и что вещество протопланетного диска находилось в состоянии плазмы.
Обычно термин «плазма» ассоциируется с наличием очень высоких температур в сотни тысяч и миллионы градусов. Однако плазма может быть холодной или, как говорят физики, «неизотермичной», с низкой ионной и высокой электронной температурами. Особенно это характерно, когда ионизация осуществляется не тепловым нагревом, а жестким излучением: гамма-лучи, рентген, жесткий ультрафиолет.
Плазменное состояние вещества исключает возможность скоропостижной конденсации. Казалось бы, можно предположить, что протопланетный диск подождал миллионы лет, пока в нем иссякнет источник ионизации (вымрут короткоживущие изотопы), с тем, чтобы началась конденсация, и далее все пошло бы по «накатанному сценарию» сбора планет из твердых частиц и тел. Однако такому предположению противоречат данные все той же изотопной геохимии. Скорее всего, этот «накатанный сценарий» придется выбросить в мусорную корзину, и начинать поиски чего-то принципиально нового.

Перечисление этих «дыр с недоказанностью» можно продолжать долго, и поневоле приходится констатировать, что у нас нет стройной и непротиворечивой картины происхождения Земли. Среди астрофизиков даже сложилось мнение, что природа, якобы, слишком сложна и потому непостижима для современного уровня развития науки.
Но как можно говорить об энергетических ресурсах планеты, если не известно, как она образовалась, чем сложены ее недра, и что она способна выдать из внутренних зон в доступные человеку горизонты?
Далее поговорим о неизвестном ранее природном явлении, которое было обнаружено нами, но которого не должно быть в рамках «Главной догмы». И это явление полностью меняет прогнозы политологов на будущее, основанные на скором исчерпании углеводородного сырья.

Струи и потоки глубинного водорода

О дегазации водорода на Русской платформе мы писали ранее (http://hydrogen-future.com/rus/page-id-6.html)
Одним из отличительных свойств водорода является его уникальная способность к диффузии в твердых телах, которая многократно (и даже на порядки) превышает скорости диффузии других газов. В данной связи нет никакой возможности полагать, что выявленные нами аномалии являются захороненными, и остались (сохранились) с давних геологических времен. Скорее всего, мы обнаружили выходы современных водородных струй и потоков на дневную поверхность.
Водород (в буквальном переводе «рождающий воду») - достаточно активный химический элемент. В порах, трещинах и микропорах пород верхних горизонтов коры много свободного кислорода, а также кислорода, слабо связанного химически (прежде всего, это - окислы и гидроокислы железа). Эндогенная струя водорода, прокладывая себе путь наружу, непременно расходуется на образование воды. И если водородные струи доходят до дневной поверхности, то можно быть уверенным, что на глубине они более мощные. И следует полагать, что на глубине идут какие-то эндогенные процессы, связанные с этими струями, которые могут быть важны для нас, живущих на этой поверхности.
А теперь давайте вспомним о том, что углеводородное сырье по числу атомов - это, прежде всего, водород. В природном газе метане (СН4) на один атом углерода приходится 4 атома водорода. В нефтяных производных отношение Н/С варьирует в интервале от 2 до 2,5. Таким образом, «вечная» (для геологов) проблема происхождения нефти и газа сводится к проблеме источника водорода.
Но если водород истекает струями из глубоких недр планеты, то там, где эти струи попадают в обогащенные углеродом толщи, должны идти реакции гидрогенизации, т.е. должны формироваться нефтеносные провинции и месторождения природного газа. В данной связи, углерод может быть любой – и в виде растительных остатков в осадочных породах, и в виде графита в метаморфических сланцах кристаллического цоколя платформ. По этой причине не следует удивляться, если в районах, где отсутствуют «нефтематеринские бассейны», вдруг обнаруживаются месторождения с хорошим дебитом. Был бы приток водорода с глубины – основного химического элемента нефти и газа, остальное (углерод по пути следования, ловушка на выходе) приложится, не здесь, так где-нибудь рядом.
Нефть и газ, в нашем понимании, образуются только тогда, когда идет дегазация водорода из глубинных зон планеты. И если в настоящее время происходит дегазация водорода, то нефть и газ должны генерироваться прямо сейчас, и будут генерироваться завтра (здесь имеется в виду шкала времени человеческой цивилизации). Таким образом, запасы углеводородного сырья, которые мы пользуем, скорее всего, продолжают пополняться и сегодня. Примечательно, что бакинские нефтепромыслы, заложенные еще братьями Нобель, до сих пор продолжают давать нефть. А бывает и так, месторождение открыто, разбурено, подсчитанные извлекаемые запасы полностью выбраны, а нефть продолжает поступать. В данной связи, следовало бы проводить ликвидацию скважин на отработанных месторождениях в надежде на их восстановление в недалеком будущем. И эти надежды уже оправдываются. Старогрозненские месторождения нефти на Северном Кавказе были выбраны полностью 15 лет назад. Скважины были ликвидированы, но уже в прошлом 2006-ом году обнаружили переток нефти на поверхность через затрубное пространство. Исследования показали, что месторождения полностью восполнились. И подобные явления уже не экзотика, а закономерность. Еще один пример – крупнейшее в России Ромашкинское месторождение в Татарстане: недавно отпразднована 3х-миллиардная (!) тонна добытой нефти, хотя на момент открытия месторождения 50 лет назад извлекаемые запасы были оценены в 700 млн. т.
Таким образом, представления экспертов о полном исчерпании запасов нефти и газа (якобы невозобновляемых) к 30-тым годам нынешнего столетия представляются «детской страшилкой». В свете водородной дегазации Земли эти ресурсы, во-первых, возобновляются, а во-вторых, их должно быть гораздо больше, чем предполагалось, и в ближайшем будущем нам не грозит энергетический голод.
Некоторые страны, напуганные прогнозами о скором исчерпании углеводородного сырья, берегут про запас свои месторождения нефти и полагают, что поступают мудро. Однако обнаруженная нами дегазация водорода в тектонически-спокойных районах и факты восполнения отработанных месторождений позволяют пересмотреть эту политику. По всей вероятности, рачительнее было бы пустить эти запасы хотя бы в «мягкую» эксплуатацию, с тем, чтобы посмотреть, что будет.

Водородная энергетика

В настоящее время весь Мир мечтает о переводе энергетики и транспорта на водород, при сжигании (окислении) которого получается энергия, чистая вода и ничего более. Но никто не знает, как его производить, чтобы было и дешево, и чисто. В рамках «Главной догмы Геологии» (ядро – железное, оболочка - силикатная) водород обязан присутствовать на планете исключительно в виде воды. И, руководствуясь этой догмой, некоторые энтузиасты предлагают получать водород электролизом воды. Однако, когда Вы используете этот водород (полученный из воды) в качестве энергоносителя, например, сожжете его, то получите значительно меньше энергии в сравнении с затраченной на электролиз.
Таким образом, для перевода транспорта и энергетики на водород придется сжигать больше угля и нефти, придется больше расщеплять урана, и все это для сохранения уже достигнутого уровня энергопотребления. Разумеется, станет несравненно лучше там, где водород будет использоваться, но экология планеты в целом начнет ухудшаться более быстрыми темпами. В этом эксперты от энергетики видят непреодолимый тупик. К тому же, полученный из воды водород (как энергоноситель) оказывается гораздо дороже углеводородного топлива. И это, естественно, сдерживает тех инвесторов, которых не волнуют проблемы глобальной экологии.
Итак, в рамках «Главной догмы» водородная энергетика представляется неосуществимой мечтой. Вместе с тем, мы обнаружили выходы водородных струй на поверхность планеты. С традиционной точки зрения этих водородных струй не должно быть, но они имеют место быть. Среди них есть локальные (сотни метров) и региональные (сотни километров). Такая региональная аномалия накрывает всю Московскую область. В ней концентрация водорода в подпочвенной зоне измеряется сотнями и тысячами ppm, но это на поверхности. И есть основания полагать, что региональная аномалия на глубине 1,5-2-2,5 км (в кристаллическом цоколе платформы) соберется в несколько мощных водородных потоков, из которых можно будет отбирать водород скважинами. Это сулит большие перспективы для реализации водородной энергетики.

Все мы не имеем привычки искать то, чего, по нашему разумению, не должно быть в природе. «Главная догма», определяющая так называемый «Здравый смысл» подавляющего большинства специалистов от геологии, однозначно говорила: глубинных потоков водорода не может быть в тектонически-спокойных районах. Однако мы приобрели приборы, оснастились необходимой периферией, и поехали искать выходы водородных струй. И сразу же их обнаружили. Сейчас мы уже знаем, что это явление имеет грандиозные масштабы. И возможно Вам, дорогой читатель, будет интересно узнать, что побудило нас действовать вопреки бытующему «здравому смыслу». Свой интерес Вы можете удовлетворить, прочитав книгу «Наша Земля» (В.Ларин, 2005), в которой изложена принципиально новая концепция происхождения, строения и развития Земли и других планет земной группы, а также обсуждаются следствия, которые могут быть интересны в практическом отношении.