Ждет ли Землю судьба Фаэтона

 Ясно, что прежде всего вода будет насыщаться именно освобождающимися щелочами, как составными элементами наиболее легкорастворимых соединений. Все это приводит к тому, что вверх устремляется поток с сильно увеличенной концентрацией щелочных металлов, и прежде всего натрия и калия. При этом, поскольку связь К-О, все-таки несколько слабее связи Na-О и калий несколько более химически активен (электронный радиус калия больше электронного радиуса натрия), постольку в выносимом наверх щелочном наборе должна быть повышена и относительная концентрация именно калия. Что мы в итоге наблюдаем в форме калиевого взрыва и мощном процессе гранитизации в период протерозоя.

Довольно очевидно, что поскольку данный процесс смены ориентации химических реакций должен был происходить постепенно, то и калиевый взрыв тоже довольно значительно растянут во времени (почти на 3/4 млрд. лет).

Все перечисленные изменения химических процессов вполне соответствуют наблюдавшимся на протяжении протерозоя процессам геологическим. Как явление гранитизации, так и значительное содержание воды во флюиде того времени хорошо известны исследователям.

Событиям этого же периода также достаточно хорошо соответствует предположение о том, что к началу протерозоя уже сформировалась астеносфера, постепенно прокладывавшая себе дорогу к недрам Земли.

Поскольку зона плавки - это, очевидно, область повышенной химической активности, постольку и положение самой астеносферы в недрах неизбежно будет отражаться на характере процессов, в том числе, и во внешней оболочке Земли. Ясно, что чем глубже опускается астеносфера, тем меньше ее фронт взаимодействия , тем меньше количество выделяемого флюида из ее зоны. А это должно проявляться как в снижении тектонической активности внешних слоев планеты, так и в уменьшении притока тепла из недр к поверхности. Именно эти процессы можно наблюдать в целом на протяжении всего протерозоя и особенно палеозоя, конец которого (пермский период) вообще напоминает затишье перед бурей: тектоническая активность минимальна, платформы в целом стабильны, на поверхности заметное похолодание...

Геологические события этого периода, несмотря на кажущеюся неинтересной стабильность, представляют очень любопытную картину. Создается впечатление, что Земля усыхает, а ее кора начинает напоминать кожуру засыхающего яблока, роль морщин и трещин которой выполняют так называемые авлакогены и геосинклинали, а также складчатые области.

Поздний протерозой явился авлакогенной стадией развития древних платформ. В течение большого отрезка его истории, более 1 млрд. лет, в центральных районах платформ развиваются узкие линейные рвы- авлакогены... В конце протерозоя усиливаются нисходящие вертикальные движения платформ. Раньше всего это происходит в районах, прилегающих к авлакогенам. В прогибание втягиваются смежные с ними области... (В.Гаврилов, Путешествие в прошлое Земли ).

Доля магматических пород сокращается до 18-20%. В геосинклиналях в течение позднего протерозоя неоднократно проявлялись эпохи складчатости: готская, гренвильская, катангская и др... Примерно 650 млн. лет назад... на земном шаре проявляется раннебайкальская, или катангская эпоха диастрофизма. Сильное сжатие накопившихся осадочных толщ во многих геосинклинальных прогибах, их метаморфизм привели к ликвидации геосинклинального режима в ряде областей Земли... Одновременно с отмиранием одних геосинклиналей в конце позднего протерозоя закладываются новые геосинклинали на севере Северной Америки, в восточной Гренландии, на Британских островах, на севере Скандинавии... (там же).

Докембрийские платформы испытывали преимущественно медленные нисходящие вертикальные движения... Постепенно в прогибание втягивались все новые и новые территории платформы, образовались области площадью в несколько миллионов квадратных километров... В силуре размеры геосинклинальных морей резко сократились. Глобальное сокращение площади морей и океанов объясняется тем, что в конце силура особенно интенсивно проявился диастрофизм каледонской тектоно-магматической эпохи. В результате многие геосинклинали преобразовывались в платформы, которые в последующем уже не испытывали активных тектонических движений и вулканизма... В середине каменноугольного периода земная кора начинает испытывать новую волну складкообразовательных движений- герцинский тектогенез. Это была очень важная тектоно-магматическая эпоха в геологической истории Земли, проявившаяся на огромных территориях. На месте многих геосинклиналей возникают горы... (там же).

Интересно отметить, что картина палеозоя в корне противоречит выводу В.Ларина о непрерывном росте количества выделяемого из недр водорода и (как следствие) непрерывном расширении Земли. И гораздо больше соответствует высказанной автором гипотезе о важнейшей роли в этом процессе астеносферы.

Следует сказать, что и модель химических процессов, предложенная В.Лариным для гидридной Земли и изложенная чуть выше с небольшими корректировками нами акцентов, также хорошо описывает процессы ранних этапов развития планеты, но абсолютно не объясняет событий последнего полумиллиарда лет. В частности, эта модель совершенно не объясняет резкое окончание калиевого взрыва, как и факт формирования коры с начала мезозоя исключительно базальтовыми породами.

Теперь мы попробуем заполнить эту прореху, а заодно и продолжить повествование о геологических событиях, которое пока замерло на рубеже палеозоя и мезозоя. Рубеже, который с нашей точки зрения связан с величайшим событием в судьбе нашей планеты - с достижением первой астеносферой ядра Земли, сильно насыщенного водородом.

Однако теперь обратим внимание не столько на сам водород, сколько на его соединение с наиболее распространенным элементом в недрах Земли - с кислородом, т.е. обратим свои взоры к обычной воде (ранее мы это уже слегка сделали, и именно это было небольшой корректировкой модели В.Ларина).

Итак, конец пермского периода. Первичная астеносфера (а с ней и фронт повышенной температуры) достигает ядра. Резко увеличивается истечение водорода, который тут же вступает во взаимодействие с кислородом, коего в недрах в изобилии. Резко и скачкообразно увеличивается количество воды.

От рванувшегося вверх потока водного флюида кору Земли сначала вспучивает. В перми-триасе наблюдается повсеместный и быстрый подъем материков. Кора начинает трещать по швам и на поверхность буквально выталкиваются базальтовые траппы.

Параллельно происходит образование так называемых трапповых интрузий на глубине (образование камер трапповых базальтов внутри материковой коры без выхода их на поверхность). Характерно, что при этом не образовалось никаких вздутий рельефа, а создание трапповых магматических камер сопровождалось как бы мягким приподниманием перекрывающих слоев, объяснение чего долгое время составляло серьезную проблему для геологов.

Теперь же мы можем снять эту проблему с повестки дня: при всеобщем вспучивании земной коры из-за начала дегазации недр планеты логично ожидать не столько ограниченных зон возрастания внутреннего давления на кору, которые бы образовывали вздутия , сколько равномерно распределенной нагрузки, лишь приподнимающей вышележащие слои. Что и наблюдается не только в геологическом строении трапповых интрузий, но и в произошедшем при этом общем подъеме материков, а также в характере трапповых извержений на поверхность Земли (см. ранее).

Одновременно, естественно, активизируются все тектонические процессы: кора сотрясается, изгибается и рвется, вулканы работают не то, что на полную мощность, а вообще - на пределе (хорошо известная активизация конца перми - начала триаса).

Но и это все семечки . Резкое изменение условий в недрах кардинальным образом изменяет и состояние внутреннего гидридного ядра. Из него буквально хлынул поток водорода, тут же вступившего во взаимодействие с кислородом мантии - вода пошла фонтаном .

Однако, как рассматривалось ранее, водород в гидридах выполняет уплотняющую роль, значительно уменьшая расстояние между соседними ионами металла. Следовательно, при уменьшении количества водорода уменьшается количество связующих водородных нитей , обеспечивающих высокую сжимаемость и уплотнение гидридов. И этот эффект должен проявляться тем сильнее, чем активнее процесс дегидридизации (т.е. потери водорода) ядра.

Ядро становится более рыхлым , увеличиваясь в размерах. Кстати, одно из объяснений периодических инверсий магнитного поля Земли (т.е. смены южного и северного магнитных полюсов местами) базируется именно на росте ядра, что вполне согласуется с магнитной чехардой в конце перми (см. ранее).

Но увеличивающееся ядро неизбежно распирает окружающую его мантию, которая вовсе не обладает такими способностями по сжимаемости, как гидриды. Планета начинает расширяться, так как деваться ей больше некуда.

Процесс расширения значительно усиливается и за счет того, что мощный поток воды порождает так называемые фазовые изменения в мантии. При этих процессах химический состав вещества не изменяется, а изменяется его структура, которая в данном случае также становится более рыхлой , увеличиваясь в объеме.

Но вода вступает также в химические и физико-химические (такие, как растворение) процессы. Только теперь воды несравненно больше, и при ограниченном количестве соединений щелочных металлов в ней начинают растворяться средне- и малорастворимые вещества. В результате, в составе флюида, устремляющегося вверх, резко падает процентное содержание щелочных элементов, которые и так уже довольно долго вымывались и расходовались на гранитизацию (что, кстати, отслеживается и через постепенное снижение содержания щелочей в породах протерозоя и палеозоя).

К чему же это приводит на поверхности Земли? Сильнейшим образом насыщенный водой флюид выносит к поверхности обедненные щелочами базальтовые породы, которые характеризуются более высокой плотностью, чем граниты или андезиты. В результате, осколки лопнувшей от перенапряжения старой коры всплывают на базальтовом слое как большие плавучие острова.

Мощные извержения сопровождаются сильнейшими выбросами вулканических газов, чрезвычайно обедненными свободным кислородом и насыщенными углекислым газом. В результате резко падает содержание кислорода в атмосфере, а концентрация углекислого газа возрастает. Этот факт хорошо известен исследователям событий триасового периода.

Сильнейший приток тепла из недр растопил все пермские ледники и обусловил глобальное потепление климата на долгое время(см. Рис. 35 ). Но растопленные ледники отнюдь не приводят к затоплению территорий суши, ведь размер Земли начал увеличиваться, а материки всплыли на базальтовом слое. Море, наоборот, отхлынуло от континентов.

- Рис. 35-

Вода на поверхности Земли устремляется в места разрывов коры, т.е. как раз именно в те места, откуда идет мощный поток флюида из недр. Поэтому падение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа в морях и океанах оказывается сильнее, чем в атмосфере. Плюс резкое повышение температуры воды из-за взаимодействия с горячей магмой. Вот вам и причины пермско-триасового побоища, не только уничтожившего водных обитателей сильнее, чем сухопутных, но и буквально вытолкнувшего уцелевшие остатки жизни на сушу.

Пермско-триасовое побоище было столь грандиозным - считают, что самым грандиозным за всю историю жизни на Земле, - что попыток его объяснения было куда больше, чем гибели динозавров. За последние десятилетия их накопилось столько, что одним их перечнем, как заметил американский биолог Гульд, можно было бы заполнить целый телефонный справочник. Тут были и вспышки сверхновых звезд неподалеку от Солнечной системы, и внезапные всплески космической радиации, и повсеместное опреснение земных океанов, и подвижки океанского дна, и неожиданные климатические катаклизмы, и гигантские процессы горообразования (Р.Нудельман, Экскурсия по катастрофам ).

Заметим, что в этом списке совершенно не упоминается расширение Земли...

- Рис. 36-

На Рис. 36 видно важное значение этого периода для животного мира, состав которого качественно изменился на рубеже пермь-триас. Аналогичным образом претерпел изменения и растительный мир (см. Рис. 37 ).

- Рис. 37-

- Рис. 38-

Еще более впечатляющей картина пермско-триасового побоища выглядит при анализе последствий для отдельных видов живого мира. Скажем, если рыбы были и до, и после рубежа пермь-триас (см. Рис. 38 ), то на этом самом рубеже явно заметно вымирание одних видов и начало расцвета других. И гораздо более отчетливей это отразилось, например, на пресмыкающихся (см. Рис. 39 ), существовавших еще с середины карбона: рубеж пермь-триас полностью поменял их основной состав.

- Рис. 39-

Однако на этих рисунках заметен еще один важный рубеж: граница юрского и мелового периодов, когда произошло также серьезное обновление игрового состава живого мира, хотя и не столь радикальное как при пермско-триасовом побоище.

С нашей точки зрения, как сам скачок юра-мел, так и более слабое его воздействие на живой мир (чем во время скачка пермь-триас), обусловлены не качественным изменением характера глубинных процессов, а лишь количественным. Процесс дегазации недр и расширения Земли уже претерпел свой начальный взрыв , но, похоже, лишь к этому времени, рубежу юра-мел, мощный поток водного флюида достиг поверхности планеты.

Это прослеживается по целому ряду факторов. Во-первых, именно на этот период приходится резкое увеличение воды в Мировом океане (см. Рис. 40 ), называемое меловой трансгрессией: суша заметно потеснилась. И поскольку ни в триасе, ни в юре вследствие высоких температур ледников не образовывалось, то увеличение количества воды в океанах в период мела (при продолжающемся увеличении размеров планеты - !!!) можно объяснить лишь внутренними источниками.

- Рис. 40-

Во-вторых, в период мела образовались залежи гипса, ангидридов и т.п. веществ, содержащих кальций, среди которых в том числе и вещество, давшее название самому периоду - мел. Но соединения кальция плохо растворяются в воде, и, по нашей химической схеме, для их массового выхода на поверхность требуется мощнейший поток водного флюида, что, скорее всего, и имело место. Это подтверждается также возрастанием концентрации в породах коры в этот период других элементов, соединения которых слаборастворимы: магния, титана, фосфора, марганца и т.п.

Меньшие же последствия количественного скачка на рубеже юры и мела для живого мира вполне объяснимы тем, что к этому времени Землю населяли уже те виды, которые адаптировались к новым условиям существования: к жизни в мире, который пусть и меняется, но меняется в одном и том же направлении . После определенного взрыва процесс дегазации недр вновь стабилизировался, но уже на другом - квазистационарном- уровне (т.е. не прекратился, а продолжается до сих пор при сохранении определенных постоянных условий процесса). Все интересное пока закончилось... Земля постепенно расширяется, соответственно чему медленно уменьшается гравитация и давление атмосферы. Расколовшиеся материки также постепенно отплывают друг от друга по мере роста поверхности Земли, разрывы в которой пополняются базальтами из магмы в местах срединно-океанических разломов. Параллельно идет процесс пополнения Мирового океана за счет воды, поступающей из недр Земли, что прослеживается и ныне.

По современным определениям, вулканические газы содержат, прежде всего, значительное количество водяного пара. Например, в газах из базальтовых лав вулканов Мауна-Лоа и Килауэа (Гавайские острова) при температуре 1200 о С содержится примерно 70-80% водяного пара (по объему). В фумарольных газах Курильских островов, которые имеют температуру около 100 о С, обнаружено 79,7% Н ₂ О (по весу) (А.Монин, Ю.Шишков, История климата ).

Интересными по составу оказались пары сольфатароподобных фонтанов Лардерелло, распространенных по площади 200 км 2 в Тоскане (Италия). Вода в этих парах составляет более 95% по весу, сухой газ содержит 97% СО2 и 2% H ₂ S. Обнаруживаются аммиак (0,7%), метан (0,3%) и водород Н ₂ (0,1%). В этих парах совсем не содержится кислорода (там же).

Все это замечательно сходится с нашей химической схемой. Ведь, например, для упомянутых фонтанов Лардерелло, водорода по атомарному составу только в сухом газе около 15%. Ну, а если учесть и воду, то вообще водорода - больше всего! Так откуда же взяться свободному кислороду, если водорода столько, что его остается в избытке...

Таким образом, видно, что выстроенная модель выдерживает проверку совершенно различными фактическими данными, объясняя при этом целый ряд вопросов из прошлого нашей планеты.

Но это о прошлом, а что нас ждет в будущем?.. Ведь как следует из полученных результатов, процесс расширения продолжается, постепенно ускоряясь во времени за последние пару сотен миллионов лет (результат, которого, честно сказать, автор совершенно не хотел получить на начальной стадии исследования; была версия лишь уже прошедшего и закончившегося расширения).

В принципе, возможно два основных варианта: при полной потере ядром водорода в конце концов процесс расширения заканчивается (как по модели В.Ларина); и другой вариант - планета не выдерживает темпов дегазации, и выделяющийся из недр водород разрывает ее на куски.

Если внимательно посмотреть на наших соседей по солнечной системе, то можно, оказывается, найти примеры, которые иллюстрируют (по всей видимости) последствия обоих вариантов возможного развития событий.

Скажем, ближайшая к нам соседка, Луна, уже давно завершила, как считается учеными, свою геологическую историю. На ней не обнаруживается ни вулканических, ни тектонических процессов. И вот, что интересно: различие в составе пород лунных материков и морей качественно аналогично различию между материковой и океанической корой Земли!!!

Луна	SiO 2	Al 2 O 3	FeO	MgO	CaO	TiO 2	Na 2 O	K 2 O
"океаны"	43,76	10,31	19,69	8,76	10,60	5,38	0,38	0,09
"материки"	46,23	21,29	7,73	9,68	12,64	0,87	0,51	0,18

Поэтому представляется вполне вероятным, что на Луне также имела место водородная продувка недр , которая могла сопровождаться и увеличением размеров планеты. Но тогда по распространенности пород можно попытаться восстановить прошлое Луны.

Оценочные расчеты показывают, что если было изменение размеров Луны, то оно не превышает 8-10%% (по радиусу). Ясно, что это вполне логичный результат: меньшие размеры планеты предполагают меньшее количество водорода и меньшее время его взаимодействия с породами при покидании планеты. Естественно, что в недрах Луны также и совершенно иные условия по давлению и температуре, которые гораздо ближе к мирному варианту развития событий.

Интересно также отметить, что материковые породы Луны близки к современным земным базальтам. Это и понятно: внутри Луны вполне могли и не сложиться условия, необходимые для включения активного взаимодействия водорода недр с их кислородом, которые на Земле отвечали за процесс гранитизации.

Сопоставление земных пород с лунными дает еще один интересный факт.

Известно, что, начиная с периода протерозоя (приблизительно последние 2 - 2,5 млрд. лет назад) изменение состава формирующихся пород на Земле имело вполне определенную тенденцию: изверженные породы вместо кислого (наиболее насыщенного щелочными металлами) постепенно стали иметь средний, а затем и основной состав, как бы иллюстрируя химический результат длительной умеренной водородной продувки недр.

Так вот: породы Луны вполне укладываются в эту земную тенденцию, как бы продолжая ее. Если материковые лунные породы близки к современным основным базальтам Земли, то океанические лунные породы - к ультраосновным. Луна как бы демонстрирует окончание мирного сценария водородной эволюции Земли.

Теперь обратим свое внимание на других своих соседей по солнечной системе, но не на планеты, а на метеориты, среди которых подавляющее большинство составляют т.н. каменные метеориты. Их состав оказывается довольно близким к составу земной коры.