Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 36 )

Взаимная превращаемость простейших частиц и их родство с полями свидетельствуют об условности деления частиц на стабильные и нестабильные. Время жизни, образование и разрушение частиц зависят от внешних условий. Так, стабильный внутри ядра нейтрон распадается через 12 минут на протон и электрон, если он покидает ядро. Стабильный в вакууме протон разрушается, если его поместить в среду антипротонов; продуктами разрушения в этом случае являются неустойчивые частицы, распадающиеся в конечном счете на различные энергетические потоки

136 Глава 6. Эволюция земного вещества .

материи, неотделимые от вакуума и растворяющиеся в нем, о чем свидетельствует покраснение (исчезновение) света со временем [465].

Как показывает взгляд в прошлое, изучение строения вещества ве-лось на все более элементарных уровнях организации материи и сопровождалось открытиями все более мелких структур, вплоть до таких, которые уже не поддаются измерениям и наблюдениям. Пророческой оказалась мысль Ярковского [415, с.78], высказанная до А. Эйнштейна, но к сожалению, не оцененная должным образом ни срвременниками Яркоского, ни в более позднее время: ”...вещество может быть расматри-сматриваемо как сгущенная энергия, и обратно, энергия как диссо-циированное вещество”. На фоне взаимных превращений частиц вещества и полей при наблюдаемой взаимосвязи массы энергии Е = mc2 совершенно логичным в историческом плане и естественным с точки зрения опыта является представление о том, что вещество, различные поля и вакуум состоят из одной и той же сохраняющейся и делимой до бесконечности субстанции - материи. Таким образом, весь исторический опыт исследования вещества приводит к выводу, что основой мира, исходной сущностью мироздания является единая субстанция, что первично не вещество, а сохраняющаяся сущность - материя и что естествознание должно опираться исключительно на принцип первичности материи.

Теоретическая геология использует достижения учения о веществе и материи далеко не полностью даже в рамках первичности вещества. Рас-пространенные представления об эволюции вещества Земли едва перешаг-нули уровень его химической организации. Представления о ядерных прев-ращениях в геологии прочно утвердились лишь за радиоактивным распа-дом химических элементов. Это явление широко используется в геохроно - логии, а также при рассмотрении энергетического баланса земного шара.

Геологические исследования вещества Земли на ядерном уровне могли бы вестись более широко, если бы своевременно были бы учтены достижения физики начала ХХ в. в области ядерных превращений, а также пионерские взгляды [63, с.214]: ”Атом оказался теснейшим образом связанным с энергией, мельчайшие элементы которой так или иначе входят в систему атома. Непроходимая граница между материей и энергией для нас сейчас исчезла”.

Руководствуясь связью между материей и энергией, В. И Вернадский придавал большое значение превращениям химических элементов, в том числе радиоактивному распаду ядер - одному из видов этих превращений. Превращения атомов были для Вернадского фундаментальным явлением, приводящим к полному изменению химического состава Земли. Это положениеотраженов его трудах[62,с.224]: ”Бренность бытия являет-ся характерной чертой атома и резко проявляется в земной коре.”; и далее, стр. 225: ”Химически наша планета сейчас и два миллиарда дет назад или раньше - разные тела.” и еще, стр. 689: ”Геологически медленно атомный химический состав земного вещества меняется. Исчезают одни химические элементы и зарождаются новые”.

§ 6.1. Развитие взглядов на эволюцию земного вещества 137

К сожалению, учению Вернадского о превращаемости атомов не уделялось должного внимания и в геологии продолжали доминировать кантовские гипотезы о возникновении Земли и сопутствующий им принцип первичности вещества с его приоритетами, к которым принадлежит также консервативная идея о неизменности химических элементов, всего земного вещества. В этой связи в геологию очень медленно входят представления о ядерных превращениях вещества (трансмутациях химических элементов). И все же геология следует по пути, проложенному пионерами научной мысли. Вслед за Вернадским ядерные превращения земного вещества стали рассматривать многие исследователи, в том числе , , и др.

Несмотря на живучесть представлений о неизменности земного вещества, отдельные исследователи давно поняли бесперспективность таких представлений. Об этом, в частности, свидетельствуют работы [150], [34], Л. Керврана [438], Ю. А.Ко - лясникова [141, 144], [266], [72, 73].

Идея ядерных превращений земного вещества красной нитью прохо-дит в работе [199], из которой следует, что геология закономерно подошла к решению этой проблемы, и теперь это решение облегчается тем, что концепция растущей Земли располагает основой для углубленных теоретических разработок. Такой основой является количественная оценка увеличения массы путем рождения нейтронов (глава 4), что предопределяет существование обширного спектра ядерных превращений. Рождение вещества на Земле и его ядерные превращения, в свою очередь, обусловливают непрерывное изменение химического состава земного вещества в ходе геологической истории.

Общий характер изменения земного вещества полнее выявляется при анализе развития космических тел различных масс и возраста. Малые тела (кометы) самые молодые, они состоят из водяного и углекислого льда с включениями космической пыли и имеют небольшую плотность. У спутников планет плотность повышается, в их составе больше тяжелых химических элементов. Химический состав и плотность планет зависят от массы и положения планет в Солнечной системе. Близкие к Солнцу планеты (Марс, Венера, Земля) в ходе роста концентрируют в себе больше тяжелых элементов, а легкие элементы частично покидают планеты и накапливаются на телах, удаленных от Солнца. В этом процессе участвуют солнечный ветер и унаследованность процесса образования вещества.

Достигнув максимальной плотности (из-за накопления наибольшего количества тяжелых элементов) в ходе увеличения массы планета переходит в жидкую, а затем и в газообразную стадии развития (Уран, Сатурн, Юпитер). Средняя плотность планеты при этом уменьшается, а ее вещество постепенно трансформируется в легкие химические элементы. Дальнейшая стадия развития (звездная) характеризуется газовоплаз-менным состоянием вещества. Химический состав звезд зависит от условий предыдущего развития и местоположения звезды в Галактике.

138 Глава 6. Эволюция земного вещества .

Исходя из общей схемы эволюции небесных тел, можно полагать, что средняя плотность Земли в настоящее время близка к максимальному значению, так что в скором будущем ей предстоит стадия развития с уменьшением средней плотности и постепенным преобразованием тяжелых химических элементов в легкие.

§ 6. 2. Ядерные реакции в природе

О том, какие ядерные реакции могут протекать в геологической среде, можно узнать опираясь на результаты лабораторных исследований [220], так как ядерные реакции, наблюдаемые в экспериментах, тоже относятся к ядерным превращениям в природе. Накопленный к настоящему времени опыт говорит о том, что любой химический элемент периодической системы Менделеева может быть получен искусственно. Поскольку в природе существует не меньшее, чем в опытах, а большее разнообразие ядерных реакций, то в принципе не имеется никаких препятствий, чтобы ядерные превращения химических элементов осуществлялись на всех уровнях организации вещества. Каналы протекания ядерных реакций в лаборатории могут отличаться от хода реакций в геологической среде, но это нисколько не мешает повсеместному распространению ядерных превращений как на поверхности, так и в недрах планеты.

Хотя широкое протекание ядерных реакций в природе следует из современных теоретических положений и из самой сути идеи растущей Земли, необходимость существования таких реакций в природе приходится доказывать, как только речь заходит о ядерных превращениях в геологической среде. Особенно это касается реакций синтеза, идущих с поглощением энергии. Неприятие представления о протекании ядерных реакций в породах и минералах связано с длительным и безраздельным господством принципа первичности вещества, породившего идею неизменности атомов. С открытием и использованием ядерных превращений идея неизменности атомов Земли выглядит абсурдной, но в геологии она продолжает доминировать, являя собой пример инертности научного мышления.

Неприятие идеи повсеместного превращения атомов связано также с информацией о больших скоростях и энергиях, необходимых для ядерных превращений и сообщаемых частицам вещества мощными ускорителями. Так как в геологии, на первый взгляд, большим энергиям взяться неоткуда, возникает определенный скептицизм в отношении повсеместных превращений атомов. На фоне такой информации протекание эндо-термических ядерных реакций кажется невозможным. Однако это лишь одна сторона проблемы. Многие ядерные реакции, проводимые в лабораториях, действительно идут только в ускорителях. Но это совершенно не значит, что они не протекают в породах и минералах.

В естественных условиях Земли имеются как высокоэнергетические частицы, необходимые для эндотермических реакций, так и низкоэнергетические частицы (тепловые нейтроны), обеспечивающие

§ 6. 2. Ядерные реакции в природе 139

протекание ядерных реакций при обычных температурах. В природе осуществляются туннельные эффекты, когда медленная частица вступает в высокоэнергетическую реакцию. Кроме того в химии известны катализаторы, ускоряющие химические реакции. В этой связи совершенно не исключено, что природа располагает ферментами (энзимами), ускоряющими протекание ядерных реакций. Именно представление об энзимах использовал Л. Кервран [439] и Ж. Шубер [400] при объяснении ядерных превращений.