Реакции синтеза – источник внутренней энергии Земли

Лишь синтез элементов смог наполнить планету
необходимой энергией тепла и магнитного поля...

На базе существующей космологической модели формирования солнечной системы, а также новых экспериментальных фактов геохимического строения нашей планеты показано, что основным источником энергии Земли могут быть только термоядерные процессы синтеза, происходящие во внутреннем ядре планеты [1], состоящим из гидридов металлов. Предлагаемая гипотеза объясняет тепловую энергию Земли существованием водородных потоков, образующих центробежный флюид - протонный газ, генерирующий магнитное поле и водород в менее плотных слоях планет, который, в свою очередь, образует воду и углеводороды.

Эта энергия является первопричиной эндогенных геодинамических и тектонических процессов, происходящих в разных планетарных телах вселенной.

Идея протекания квазиядерных реакций синтеза в недрах Земли принадлежит профессору Э. И. Терезу [1]. Надеюсь, наше плодотворное сотрудничество приведет к удивительным открытиям и интересным для любознательных читателей статьям, с новым взглядом на парадоксы науки, таким как:

• Термоядерная природа происхождения Луны;
• Недооцененное влияние глубинного тепла на климат планеты;
• Гелий-3 - термоядерный «выдох» Земли.

Внутренняя энергия Земли

Изучение океанического дна последних десятилетий выявило значительную геотермальную активность в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов, что заставило ученых пересмотреть тепловой баланс планеты c 30 ТВт (Андерсон, 2007) [2], увеличив влияние внутреннего тепла Земли до 45 ± 3 ТВт [3-4].

Поскольку магнитное поле генерируется во внутреннем ядре планеты [5], энергия, которая требуется для его поддержания, также является неотъемлемой составляющей полной внутренней энергии Земли. В оценке этой энергии существует большая неопределённость. Если в настоящее время уверенно определяется величина магнитного поля внешнего ядра [6], то для вычисления энергии магнитного поля на поверхности необходимо значение относительной магнитной проницаемости μ/μo, а её величина может меняться от 1 (при прохождении магнитных силовых линий снаружи земного шара) до 100 (для внутреннего металлического ядра Земли). Следовательно, если использовать разные значения μ/μo, то расчётная энергия магнитного поля может быть в пределах от 1.7 до 170 ТВт. Условно примем среднее значение 86 ТВт. В этом случае полная энергия Земли равна сумме энергии  излучения тепла через поверхность (45 ТВт) и энергии, необходимой для поддержания магнитного поля (86 ТВт), то есть 131 ТВт.

Недавно при участии 15 университетов США, Западной Европы и Японии была проведена фундаментальная работа по экспериментальному измерению величины теплового потока из недр Земли в атмосферу [7], вызванного распадом радиоактивных изотопов. Обнаружено, что радиоактивный распад 238U и 232Th даёт суммарный вклад 20 ТВт в тепловой поток планеты. Нейтрино, эмитированные вследствие распада 40K, были ниже предела чувствительности данного эксперимента, но известно, что они дают вклад не более 4 ТВт. Величина радиоактивного распада была определена по точным измерениям потока геонейтрино с помощью прибора Kamioka Liquid Scintillator Antineutrino Detector (Япония) и по имеющимся данным детектора Borexino (Италия) суммарно составляет 24 ТВт.

В фундаментальной монографии  Андерсона "New Theory of the Earth" [3] показано, что только приблизительно 10 ТВт энергии может приходиться на нерадиоактивные источники, такие как охлаждение и дифференциация коры, сжатие (уплотнение) мантии, приливное трение и т.д.

Получается значительное расхождение: внутри Земли генерируется 34 ТВт, а расходуется 131 ТВт.

Значительный дисбаланс (97 ТВт) вызывает серьёзные основания сомневаться, что первичный запас способен обеспечить необходимую добавочную энергию Земли. Разумнее предположить существование иного источника, позволяющего нашей планете находится в одном ряду с другими планетами по соотношению масса – светимость.

Гидридная теория ядра Земли

Ядро нашей планеты состоит из внешнего и внутреннего с переходным слоем между ними. Плотность внешнего ядра 10-11.5 г/см³, внутреннего ядра - порядка 13.5-25.6 г/см³. Большой разброс значений объясняется тем фактором, что данные разных исследований сильно различаются в зависимости от принятой модели геохимического строения. При использовании в вычислениях общепринятой «классической» модели: ядро – железное, мантия – силикатная, получаются минимальные значения плотности  внутреннего ядра (13.5-14.3 г/см³) (Жарков [8]). Согласно гипотезе В.Н. Ларина, изложенной в работе «Наша Земля» [9, стр. 61], внутреннее ядро Земли состоит из гидридов металла с плотностью 25 г/см³. Более точные вычисления авторов [5] на основании послойной модели строения Земли по массе и моменту инерции, дают величину плотности гидридов в центре ядра – 25.6 г/см³.

Реакции синтеза в ядре планеты

Давление во внутреннем ядре Земли достигает порядка 3,6*10^6 бар. В местах пучностей продольных волн землетрясений в локальных областях давление повышается до 10^8 бар, при температуре порядка 6000К, достигая уровня, при котором возможно туннели́рование и протекание термоядерных реакций, как показано в работах Зельдовича и Ванг Хонг-цханга [10,11].

В местах, где возникают локальные очаги термоядерных реакций, должна резко возрастать температура. При этом происходит разложение гидридов, переход водорода из гидрид-ионной формы в протонный газ и, соответственно, выделение большого  количества водорода. При этом объем вещества существенно увеличивается без изменения массы (в одном кубическом сантиметре гидрида железа заключено 550 кубических сантиметров водорода). Что, в свою очередь, приводит к увеличению объёма вещества ядра  планеты, при незначительном изменении массы. Иными словами, гидриды внутреннего ядра разлагаются на металл внешнего ядра и водород,  что  должно приводить и к увеличению объема Земного шара [12]. Следует отметить, что цепной термоядерной реакции происходить не может, т.к. избыток  тепла уходит с водородом-теплоносителем во внешние сферы (глубинные флюиды [13]), и температура падает.

Внутреннее ядро Земли как бы очень медленно "кипит" подобно смоле, т. е. при сложении упругих волн спорадически в разных местах внутреннего ядра возникают локальные реакции синтеза [5].

Энергетический баланс разложения гидридов в ядре можно представить в следующем виде:

∂QT + m = p ∂V + ∂QH,
где m – химический потенциал водорода в гидридах,
∂QТ – термоядерное тепло, спорадических реакций синтеза водорода в ядре
p ∂V – работа по разуплотнению (∂V) при давлении (p) в зоне разуплотнения,
∂QH– тепло, уносимое из зоны разуплотнения протонным газом (ядрами водорода) как теплоносителем, поэтому температура на поверхности твёрдого ядра должна быть выше, чем внутри [5].

Расширение Земли

В течение многих лет в геологии конкурируют две идеи: «фиксистов», утверждающих, что земная кора стоит на месте относительно своих «глубинных корней», т.е. зон магмагенерации в мантии, и «мобилистов», утверждающих, что земной шар растет, и части земной  коры постоянно смещаются (плавают) по верхней части мантии (астеносфере). В свете вышесказанного наиболее правдоподобной представляется гипотеза роста земной поверхности, которая происходила и продолжается в рифтовых зонах, в основном за счет увеличения площади дна мирового океана при неизменности очертаний материковых плит.

Месторождения Гелия-3  - веское доказательство протекания реакций синтеза в недрах

Существенным доказательством реакций ядерного синтеза во внутреннем ядре Земли, состоящем из гидридов металлов, является распределение концентрации изотопов гелия. Группой профессора Мамырина (Ленинградский физико-технический институт) в 1968 г. [14] при исследовании химсостава газов вулканических выбросов на Камчатке было обнаружено, что отношение 3He/4He в мантии Земли стабильно и в тысячу раз больше, чем в земной коре. Позже эффект истечения 3He из глубоких трещин в земной коре и при извержении вулканов был обнаружен и в других регионах земного шара.

Подчеркнем, что Гелий-3 образуется исключительно при протекании реакций синтеза. Ни при каких реакциях распада тяжелых элементов его образование невозможно.

Следует отметить, что 3He не может быть и "первичным гелием" - остатками вещества сверхновой звезды, из которого образовались планеты, ибо в этом случае максимальная температура Земли при её формировании не должна была превышать 800–1000К, что явно нереально [5].

Соотношение 3He/4He в земной коре резко уменьшается, так как 3He смешивается с изотопом 4He, в основном образующимся при радиоактивном распаде урана и тория. Далее гелий через разломы в земной коре и вулканы попадает в атмосферу Земли и улетучивается в космос.

Если конец ХХ века и начало ХХI века характеризуются бумом информационных и коммуникационных технологий, то последующие десятилетия будут веком революции в энергетической сфере, и в первую очередь в водородной энергетике, в понимании происхождения потоков водорода из недр Земли, порождённых «квазиядерными» реакциями синтеза. Практическое решение  этих проблем может прийти неожиданно. И та страна (тот коллектив ученых), кому удастся найти это решение, сделает гигантский технологический скачок в будущее, станет законодателем мод не только в науке и технике, но и в политике.

Источники:

1. Терез Э.И., Терез И.Э./ "Реакции синтеза – основной источник внутренней энергии Земли" / Известия Крымской астрофизической обсерватории. Т. 107. № 1. - 2011.  С.152-164.
2. Андерсон (.Anderson Don L.) New Theory of the Earth // Cambridge U. Press, New York, 2007, 384
3. Лей, Нернлунд, Баффит ( Lay T, Hernlund J. and .Buffett B.A.)  // Nature   geoscience, V.1, 2008, p.25-32.
4. H. Davies and D. R. Davies / Earth’s surface heat flux / Solid Earth, 1, 5–24, 2010
5. Терез Э.И., Дабахов И.А. / Реакции синтеза - основной источник внутренней энергии Земли и абиогенного происхождения углеводородов / ResearchGate / 01.2019
6. Баранов М.И. / Электротехника и электроника. 2010. Т. 6. C. 46–48.
7. Gando A., Gando Y., Ichimura K., et al. // Nature Geoscience. V. 4. P. 647–651.
8. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет.М.: Наука, 1983.
9. Ларин В.Н. Наша Земля / М.- Изд. «Агар». – 2005. – 242 с.
10. Зельдович Я.Б. // Жур. экспер. и теор. физики. – 1957.- т.33. – вып.4. – С.991-993.
11. Ванг Хонг-цханг (Wang Hong-zhang) // Chin.  Astrophys. 1990. V. 14/4, P. 361
12. Дабахов И.А. / Земля под нами расширяется / 10.10.2017
13. Летников Ф.А. Сверхглубинные флюидные системы Земли и проблемы рудогенеза // Глубинный магматизм, магматические источники и проблемы плюмов. Труды 2 Международного семинара, Владивосток, 2002 Иркутск; Владивосток: Изд-во ИрГТУ, 2002. С.5-24.
14. Мамырин Б.А., Ануфриев Г.С., Хабарин Л.В. и др. / Закономерность распределения концентрации изотопов гелия Земли. / Госреестр открытий СССР. Приоритет № 253 от 2.07.1968.

При использовании материалов статьи активная ссылка на tart-aria.info с указанием автора Игорь Дабахов обязательна.