Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли)

* Вместе с тем нельзя исключить, что в связи с выпадением кометного материала (строительного мусора, оставшегося после формирования внешних планет) вода попадала на Землю. Разумеется, при ударе она испарялась, но кто знает, возможно, в архее на поверхности вода могла конденсироваться и образовывать временные мелководные бассейны (лужи).

Однако с конца архея с появлением воды в составе глубинного флюида появляется и гидросфера, и для нижнего протерозоя осадконакопление в водной среде становится нормой.

Происходит также кардинальное изменение состава атмосферы: в архее это прежде всего — метан, аммиак, сероводород, угарный газ (СН₄, NH₃, H₂S, СО); в протерозое — азот, кислород, водяной пар, углекислый газ (N₂, О₂, Н₂О, СО₂).

В нижнем протерозое происходило постепенное увеличение концентрации кислорода в атмосфере, и в соответствии с этим увеличивалось его содержание в гидросфере в растворенном виде. Это приводило к переводу железа из закисного состояния (FeO) в окисное (Fe₂O₃). И поскольку окисное железо (в отличие от закисного) практически не растворяется в воде, то с увеличением парциального давления кислорода началась эпоха образования осадков, резко обогащенных железом, и в результате сформировались гигантские месторождения железистых кварцитов. Возраст этих месторождений лежит в интервале 2,8–2,2 миллиарда лет. Пик по запасам приходится на время 2,5–2,4 млрд. лет. По всей видимости, накопление железистых кварцитов не случайно совпадает во времени с эпохой формирования гранитного слоя коры. При гранитизации количество темноцветных минералов (содержащих железо) резко уменьшается по сравнению с тем, что было в кристаллических сланцах изначально (до гранитизации). Следовательно, формирование гранитного слоя коры сопровождалось выносом огромных количеств железа. И поскольку гранитный слой, в своем преобладающем объеме, сформировался в нижнем протерозое, то становится понятным, почему железистые кварциты не проявились столь же масштабно за пределами этого временного интервала.

С рубежа в 2 миллиарда лет в разрезах периодически стали появляться «красноцветы». Это свидетельствует о том, что парциальное давление кислорода в атмосфере временами достигало такого уровня, что вызывало полное окисление железа на поверхности планеты. Кислород на поверхность планеты доставляется в основном в виде воды и углекислоты в составе глубинных флюидов. Содержание СО₂ во флюидах обычно варьирует в пределах 1–3 %, концентрация в атмосфере в настоящее время составляет порядка 0,1 % (вес.). Существует мнение, что кислород в атмосфере появился и поддерживается на определенном уровне в связи с жизнедеятельностью растений, которые усваивают углерод из углекислого газа (в результате фотосинтеза), а кислород выделяют в атмосферу. Вне всякого сомнения, этот процесс идет на планете. Однако эпохи угленакопления не совпадают во времени с эпохами образования красноцветов, и это заставляет предполагать существование других источников кислорода для пополнения атмосферы.

Несколько лет назад со мной связался Дмитрий Селивановский — физик из славного города Нижнего Новгорода и поведал мне, что при облучении воды шумами в ней резко увеличивается концентрация перекиси водорода — Н₂О₂. Сие означает, что шумовая встряска (всего-то порядка 60 децибел в экспериментах) вызывает диссоциацию части молекул воды, водород быстро уходит (благодаря своей способности к диффузии), а кислород остается в воде, и какая-то его часть идет на образование перекиси водорода. Концентрация перекиси легко определяется, только измерять нужно быстро, поскольку это соединение нестойкое и быстро распадается с выделением того же кислорода. Мировой океан постоянно наполнен шумами от штормов, грозовых разрядов, сейсмичности планеты, и когда Селивановский с коллегами оценили возможный приток кислорода в атмосферу от этого явления, то оказалось, что он примерно в 100 раз эффективнее фотосинтеза.

Водород утекает в космическое пространство*, а кислород пополняет атмосферу и активизирует реакции окисления на поверхности планеты, вплоть до появления красноцветов. Причина периодичности этого явления, видимо, связана с циклическим характером водородной дегазации планеты, которая (помимо «водородной продувки») активизирует эндогенную активность планеты, и в том числе ее вулканическую деятельность, влияющую на климат Земли.