Файл: Войткевич, Г. В. Происхождение и химическая эволюция Земли.pdf

леза и лантапидон. В геохимическом отношении это зна­ чит, что в природе обычны и типичны случаи совместного нахождения этих элементов, их совместной концентрации. Т а к , в процессах с высокими термодинамическими пара ­ метрами (температурой и давлением) члены семейств встречаются совместно, но с понижением температуры и давления идет разделение семейств на отдельные группы, наблюдаемое на поверхности Земли при обычных усло­ виях температуры и давления .

Учитывая изложенное выше, можно прийти к выводу,

вполне определенный закономерный характер . Т а к , в по­ верхностных породах Л у п ы особенно резко выражены элементы семейства железа, молибдена, редких земель. Правда, д л я редких элементов имеется исключение в от­

их образования . Действительно, все до сих пор иссле­ дованные лунные породы изверженного вулканического происхождения . Они возникли в результате остывания силикатного расплава, обогащенного железом, — лунные д а в ы излились из более глубоких горизонтов лунного шара .

Лунные породы сложены немногими минералами. Н а и ­ более распространенные из них следующие:

В лунных породах т а к ж е обнаружены разновидности крем­

нералы, естественно, отражают повышенное содержание титана, хрома и марганца в материале лунных пород.

Все лунные минералы лишены следов воздействия вод­ ных растворов, и все лунные породы представляются

4 2

исключительно сухими. Ничтожные доли окисного железа

ипреобладание его закисных форм свидетельствуют о не­ достатке кислорода в процессе формирования лунных пород.

Особый интерес представляет измерение изотопного состава химических элементов Л у н ы . Главные химиче­ ские элементы п о к а з а л и изотопные соотношения, рав ­ ные тем же соотношениям на Земле. Это говорит в пользу общего происхождения вещества Земли и Л у н ы в далеких древних космических системах.

Измерение отношений изотопов О 1 8 к О 1 6 в отдельных минеральных ф р а к ц и я х лунных пород позволило уста­

с момента их кристаллизации . В районе Моря Спокойст­ вия возраст кристаллических пород — 3,7 млрд. лет. Такие древние породы д л я нашей земной коры я в л я ю т с я исключительно редкими. Определение соотношений изо­

щей планеты. Он оказался равным 4,6 млрд . лет, хорошо согласуясь с возрастом большинства изученных метеори­ тов разного типа и состава.

Тщательные поиски сложных органических соедине­ ний в материале лунных пород привели к открытию в ма­ лых количествах простейших соединений углерода.

В одном грамме лунной пыли обнаружены также амино­

малое различие плотностей свидетельствует о слабой хи­

43

о б ш и р н ая область Х е л л а с совсем лишена кратеров и по­ х о ж а на поверхность Л у п ы . Наблюдаются три типа

окислов железа .

Атмосферное давление у поверхности Марса не пре­ вышает 6 мм рт. ст., т. е. на два порядка ниже, чем на Земле. Основным компонентом атмосферы Марса я в л я е т с я С0.2 , количество которого, вероятно, превышает 50%, обнаружены примеси N 0 2 J - содержание 0 2 и N пренебре­ жительно малое. В атмосфере планеты присутствуют пары воды, а т а к ж е аэрозоли, с которыми связаны «пыльные бури». Температура поверхности Марса изменяется в за­

кислый газ должен вымерзать. Отсюда можно предпо­ ложить, что полярные шапки Марса состоят из заморо­ женной углекислоты толщиной слоя в несколько метров. В п о л я р н ы х областях Марса должно вымораживаться зна­ чительное количество водяного пара, что способствует образованию ледников.

А. Биндер в 1969 г. теоретически исследовал внутрен­ нюю с т р у к т у р у Марса, основываясь на свойствах мате­ риала мантии Земли и очень точном определении радиуса и массы Марса по данным измерений космического аппа­ рата «Маринер-4». Теоретическое моделирование пока ­ зало вероятность того, что Марс имеет внутреннее желез ­

ной мантии. Температура внутри Марса д о л ж н а быть

ляется разной степенью с ж а т и я вещества под влиянием высоких давлений, пропорциональных массам планет. В частности, существование ядра Земли объяснялось

44

фазовым переходом силикатного вещества в металлическое состояние, вызванное высоким давлением. Однако если бы внутренние планеты имели одинаковый химический со­ став, а уплотнение в центральных частях определялось бы массой самой планеты, тогда в последовательном р я д у планет возрастания их массы — Меркурий, Марс, Венера,

ным табл. 5, маленький Меркурий имеет более высокую плотность, чем более массивные Марс или Венера. По ­ этому можно заключить, что внутренние планеты имеют разный химический состав.

П р и оценке их состава в основном представляют ин ­ терес величины средней плотности, вычисленные д л я ну­ левого давления в центре планет (см. табл. 5). Различие состава в данном случае, скорее всего, определяется раз ­ личным соотношением силикатного (плотность 3,3 г/см3 )

иметаллического железоникелевого материала (плот­

ность 7,23 г/см 3 ) . Т а к и м образом, наиболее вероятной при ­ чиной различия плотностей внутренних планет солнечной системы является разное соотношение силикатного и ме­ таллического (железоникелевого) материала. Развитие этих представлений за последнее время получило боль­ шую популярность . В то ж е время дискуссионным остается вопрос о распределении внутри планет металлической и силикатной частей — находятся ли они вместе и распре ­ деляются равномерно по всему объему каждой из планет или ж е сосуществуют раздельно — металлическая фаза

и космохимии можно предполагать наличие центральных металлических ядер внутри планет земного типа. Т а к о й вы­ вод больше соответствует всему известному и находит подтверждение со стороны таких метеоритов, к а к железные, железокаменные и ахондриты. Однако хондриты, кото­ рые отражают химически недифференцированный мате­

Е с л и принять в качестве рабочей гипотезы, в высшей степени вероятной, что металлическая фаза образовала внутренние ядра планет, то нетрудно представить их основные величины. Т а к , согласно расчетам Р . Рейнольдса

45

і і р и с р . і З е и л н

Р и с. 10. Состав внутрешшх планет с разным соотношением силикатного (белое) н металлического (черное) материала

Д . И. Менделеева. Во всяком случае данные по распро ­ странению многих редких элементов в метеоритах разных классов, полученные за последнее время, вполне под­ тверждают такое предположение.

Обращает на себя внимание пространственная зако ­ номерность состава внутренних планет — пропорция ме­ таллического железа в б л и ж а й ш и х к Солнцу планетах выше, чем в планетах более отдаленных. Это хорошо видно

внешние планеты солнечной системы резко отличаются от

46