Диффузия водорода из мантии Земли в космос

ZXA + 2Не4 → Z+1YA+3 + 1Н1 ( 2 )

ZXA + 0n1 → Z -1YA + 1Н1 ( 3 )

ZXA + hν → Z -1YA -1 + 1Н1 ( 4 )

Образующийся при этом водород является довольно активным восстановителем для ряда окислов, карбидов, нитридов металлов. К элементам, которые способны активно восстанавливаться водородом при температурах расплавленного вещества мантии Земли (1800-27000К), являются, в первую очередь, сидерофильные элементы ( Fe, Ni, Co ) :

MeO + H2 = Me + H2O ( 5 )

Me2C + 2H2 = 2Me + CH4 ( 6 )

Me3N2 + 3H2 = 3Me + 2NH3 ( 7 )

Сульфиды при данных условиях водородом не восстанавливаются, также как и окислы литофильных элементов ( Si, Al, Ca, Mg, Na, K, Ti, Mn, U, Th и т.д.).

Из халькофильных элементов наибольший интерес представляет поведение свинца, поскольку этим элементом оканчиваются урановые и ториевый ряды радиоактивного распада, и за историю существования Земли свинца должно было накопиться значительное количество. Поскольку урановые элементы в мантии находятся в виде окислов ( U3O8 , ThO2 ), то и образующийся свинец должен выделяться в виде окисла. Окислы халькофильных элементов ( Pb, Bi, Tl), образующихся в период радиоактивного распада, в силу своей летучести и термической нестойкости, должны концентрироваться в верхних, более низкотемпературных слоях мантии (по-видимому, в районе астеносферы, способствуя ее разжижению), где они, в основном, должны переходить в сульфиды. А сульфиды в этих условиях водородом не восстанавливаются.

Таким образом, можно заключить, что значительным и постоянным источником воды в истории Земли может быть процесс восстановления соединений сидерофильных металлов водородом, образующимся в результате прохождения реакций радиоактивного распада.

Дополнительным источником воды может быть также реакция:

MeO + H2S = MeS + H2O ( 8 )

С другой стороны, по-видимому, именно реакции 5 и 8 являются основными в пополнении металлической и троилитовой (MeS) фаз ядра Земли.

Описываемое в литературе предположение о том, что основную роль в образовании металлической фазы сыграл углерод, вызывает сомнение. В условиях резко восстановительной среды в мантии из-за присутствия больших количеств H2, H2S, СН4, NH3 и дефицита кислорода практически невозможно образование СО, являющегося необходимым вспомогательным компонентом для восстановительных реакций с участием углерода:

2C + O2 = 2CO ( 9 )

MeO + CO = Me + CO2 ( 10 )

‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾

2MeO + 2C + O2 = 2Me + 2CO2 ( 11 )

Реакция 11 идет практически при любых температурных условиях, в то время как реакция прямого восстановления углеродом в отсутствие кислорода:

2MeO + C = 2Me + CO2 ( 12 )

начинает идти слева направо только выше 25000К при нормальном давлении, а в условиях высоких давлений в мантии этот процесс еще более осложняется. В это же время реакция 5 развивается уже при температурах выше 10000К для FeO и 4000К для NiO, поэтому можно считать, что она более предпочтительна при параллельном прохождении, чем реакция 12.

Другие материалы

Россия. 21 век. Начало строительства (инфраструктурный комплекс как фактор организации экономического пространства России)
Ситуацию, в которой оказалась Россия в начале XXI века, экономисты, политологи и прочие специалисты, имеющие отношение к формированию общественного мнения, чаще всего характеризуют как время крайностей, полярных мнений, смерте ...

Развитие рекреационного хозяйства Украины на примере Крыма
Данная работа направлена на изучение Украины, как экономического и географического объекта. Этот реферат имел две основные цели: 1.изучение промышленности 2.изучение рекреационных ресурсов. Также в работе рассмотрено географиче ...