несториана/nestoriana

древнерусские и др. новости от Андрея Чернова

ОТКУДА НА ЗЕМЛЕ ВОДА?

Рождество 2015 по-тарусски от дочери Кати тот берег и рассветная Ока

Рождество 2015 в Тарусе. Вид из окна на Оку. Фото Екатерины Хардиковой

Переписка из лички.

АНДРЕЙ ЧЕРНОВ, литератор: Зачем объяснять воду на Земле кометным происхождением, когда это куда проще объяснить моделью Венеры. Когда/если Венера остынет и сернокислые дожди лягут на грунт, то каким должен быть этот грунт, чтобы в результате химической реакции получилась соленая вода? Ну еще и про соляную кислоту не забудем. Ее тоже вулканы изрыгают)) Всего-то надо прописать обратную цепочку основных химических реакций)) Ну да, не так это просто. Но ведь при современнном компмоделировании все же не бином Ньютона
.
СЕРГЕЙ ЗЛОБИН, геохимик: Судя по тому, что я знаю, поверхность Венеры сформирована базальтовыми покровами (аналогичными, скажем сибирским или деканским траппам). С земной водой проблема, в частности, в том, что изотопный состав кислорода воды, содержащейся в магме не совпадает с изотопным составом кислорода океанической воды. Как это на Венере – никто пока не знает.
.
АЧ: Речь о воде, которая должна родиться вместе с солями в результате химической реакции. Мы знаем, что на Венере идут сернокислые и солянокислые дожди. Но поверхности не достигают. Испаряются. А если температура упадет, то каким должен быть первичный грунт, чтобы при воздействии на него H2SO4 и НCl образовались NaCl и H2O?
.
СЗ: Уравнение я писать не возьмусь, но могу сказать, что состав грунта должен быть весьма экзотическим (т.е. содержать очень большое количество натрия), тогда как в обычных базальтах (а предполагать, что на Венере базальты необычные никаких оснований нет) Na2O менее 5%.
.
АЧ: А почему не допустить, что на Земле натрий входил в начальную кору? Откуда-то он должен был попасть в воду и просолить океан.
.
СЗ: Честно говоря, я уже разучился это делать (последний раз на институтском курсе химии), кроме того, не знаю как свести к единой формуле сложный хим. состав базальта. Но даже если это получится, есть еще масса факторов, влияющих на процесс – минеральный состав, структура, степень метаморфизма пород (а он есть и ого-го какой, т.к. температура высокая. Происхождение воды на Земле довольно сложная и пока однозначно не решенная задача. Как я уже писал, обращение к космическому происхождению воды – всего лишь попытка объяснить изотопное несоответствие.
.
АЧ: Насколько я понимаю, изотопное несоответствие может потому и возникнуть, что вода внутри планеты иная, нежели та, что получится при химической реакции выпавших в виде дождя кислот.
.
СЗ: Не совсем. Если предположить, что дожди образуются путем концентрации выделяющейся при вулканизме влаги, то изотопный состав кислорода будет близок.
.
АЧ: А солнечная радиация ничего не поменяет в изотопном составе? Озонового-то слоя нет еще. И миллиарды лет происходит облучение сернокислых и солянокислых туч.
.
СЗ: Честно говоря, не знаю работ о влиянии излучения на изотопный состав кислорода. Никогда этим не занимался. Но, вот, скажем, о присутствии космогенного изотопа 10Ве в надсубдкционных лавах известно.
.
АЧ: Сергей, а существуют ли какие форумы геохимиков, где можно было бы, к примеру, этот наш диалог выложить?
.
СЗ: Андрей, честно говоря, не знаю. Кстати, нашел упоминание про влияние радиоактивного излучения на изотопию кислорода, но просто в интернете, не в научной литературе. Мне кажется, Вам лучше поговорить с Юрой Костицыным (он есть у меня в друзьях). Он все же действующий геохимик, профессор (и заслуженно) МГУ, зав. лабораторией в Институте геохимии им. Вернадского. Можете сослаться на меня.
.
ЮРИЙ КОСТИЦЫН, геохимик, профессор МГУ: Хорошо, постараюсь объяснить на пальцах, хотя вопрос не простой, у меня на это обычно полторы пары уходит, не меньше. Изотопный состав кислорода на Земле варьирует по причине т.н. масс-зависимого фракционирования. Вариации изотопного состава кислорода небольшие, порядка первых процентов. Т.е. лёгкие и тяжёлые изотопы кислорода могут перераспределяться между разными фазами в разных химических или физических процессах. Например, при испарении с поверхности воды в пар уходит больше лёгких изотопов, а в воде концентрируются тяжёлые. При взаимодействии воды с породой обычно вода обогащается лёгкими изотопами, а минералы – тяжёлыми. Поэтому первый вывод – изотопный состав кислорода в воде и в породах не должен и не может быть одинаковым. Осадочные минералы, выпадающие непосредственно из воды, имеют отличный от неё изотопный состав кислорода. Вода, выделяющаяся из расплавов, тоже имеет иной изотопный состав нежели расплав. И т.д. Степень различия определяется составом минералов и температурой процесса. Но есть ещё такая тонкость. У кислорода три изотопа – 16, 17 и 18. И при фракционировании в земных процессах отношения 18О/16О и 17О/16О изменяются строго закономерно, пропорционально разнице масс изотопов, входящих в эти отношения. Т.е. сдвиг по 18О/16О в два раза больше, чем по 17О/16О. Это т.н. правило изотопных плеяд. Если нанести на график данные для земного кислорода самых разных пород, минералов, воды (океанической, речной, метеорной, т.е. дождевой) в координатах 17О/16О и 18О/16О, то все точки строго ложатся на прямую с наклоном 1/2. На этой же линии, кстати, лежат и все данные для Луны, что говорит об едином источнике вещества Земли и Луны. А для всех других объектов неземного происхождения, разных классов метеоритов и их фрагментов, правило плеяд не соблюдается, т.е. в формировании изотопного состава их кислорода имел место некий процесс не масс-зависимого фракционирования. В детали здесь я не буду углубляться, не хватит места, но желающим разобраться я могу порекомендовать найти в сети статьи по американскому проекту GENESIS, который в этом вопросе расставил все точки над ё. Нам сейчас важно лишь, что вода (лёд) комет имеет иное, не земное соотношение между 18О/16О и 17О/16О. Если бы на Землю был привнос значительного количества воды после её формирования из газо-пылевого облака (где всё было перемешано и уравновешено), то мы бы в земном веществе видели нарушение правила плеяд. Отсюда вывод второй – вода на Земле родная, чужой, привнесённой с кометами настолько мало, что следов её найти не удаётся.
.
АЧ: Юрий, меня эта задачка терзает уже лет, наверное, двадцать. Всё это время я ждал, что специалисты без меня разберутся и объяснят происхождение земной воды химическими процессами. Но, прочитав очередную гипотезу о внеземном происхождении воды, не выдержал и написал в личку Сергею. Он посоветовал обратиться к Вам и вот Вы вроде как подтверждаете мои догадки. Какими же всё-таки будут начальные химические реакции и каков состав начального земного грунта?
.
ЮК: То, что было в самом начале, наверное грунтом назвать нельзя. Из газо-пылевого облака коллапсировал огненный шар, медленно остывал, наиболее летучие осели после наиболее тугоплавких, хотя дифференциация могла быть подавлена интенсивной конвекцией. Возможно, на поверхности был океан магмы. По мере остывания в первом приближении поверхность могла быть близка по составу к базальту. Часть воды парила над землёй, часть ещё не вышла из недр. Химических реакций, самых разных, могло протекать великое множество. О том времени мы мало что знаем, пород – ровесников Земли – не сохранилось, самые древние почти на миллиард лет моложе.
.
АЧ: Я говорю о той стадии, которую можно сравнить с сегодняшнем состоянии Венеры, поверхность которой нагрета до 500 градусов. На ней идут, не достигая поверхности, сернокислые и солянокислы дожди. Потому как таков ее облачный покров. Но они испаряются, поверхности не достигая. Представим, что планета остыла до условных 100 градусов. И кислоты попадают на грунт. Начинается реакция, заканчивающаяся образованием соленого океана и кислотная облачность сменяется водной. Это реакцию Вы можете прописать?
Собственно, с этой стадии начинается библейский рассказ о сотворении Земного мира.
Библейский Шестоднев об эволюции:
https://nestoriana.wordpress.com/2013/03/12/shestodnev/
.
ЮК: Я не уверен, что на Земле были когда-либо такие условия, как сейчас на Венере. Температура упала довольно быстро, за несколько десятков миллионов лет (около 40). У Венеры было 4.5 млрд.лет на дифференциацию и формирование современной атмосферы при высокой поверхностной температуре. Земля же развивалась по-своему. Про «реакцию» говорить в принципе нельзя. Можно говорить про огромное количество разных реакций, взаимно влияющих, неравновесных, в изменяющихся условиях…
.
АЧ: Юрий, разумеется, речь только об относительной аналогии. Переформулирую: исходя из солености океана и предположив, что он образовался в результате химической реакции при воздействии на начальную поверхность серной и соляной кислот начального же облачного покрова, каким должен был быть грунт земной поверхности?
.
ЮК: Андрей, я бы не стал даже пытаться сравнивать (и искать параллели) между наукой и верой. Ещё в XII веке, основываясь на жизнеописании библейских патриархов, начиная от Адама, специальная комиссия под руководством архиепископа Ашера пришла к заключению, что Земля была создана около 6 тыс.лет назад. Геохронологов не может не впечатлить точность выполненной оценки – комиссия указала не только точную дату, 23 октября 4004 г. до н.э., но и время. Хотя мы теперь знаем, что Солнечная система вместе со всеми планетами образовалась 4568±1 млн.лет назад. Вера и вся церковная литература созданы людьми, а они, как это теперь хорошо известно, не упустили ни одной возможности, чтобы впасть в заблуждения в своих размышлениях и попыткой объяснить природу. Солёность современного океана это результат его длительного существования и накопления в нём солей, выпадения их в осадок в разные эпохи при меняющихся условиях, похолоданиях, потеплениях. Современный состав океана заведомо отличается от раннего. Достаточно сказать, что свободный кислород появился на Земле примерно 2.5 млрд.лет назад, до этого атмосфера и гидросфера были восстановленными, чем ранее, тем сильнее. Жизнь зарождалась совсем в других условиях, чем сейчас вокруг нас.
.
АЧ: Юрий, тут речь не о вере, а о том, что ветхозаветный рассказ может быть непротиворечиво интерпретирован в естестственнонаучном коде.
.
ЮК: Не знаю. Может быть. Но там нет ничего про аминокислоты, про воспроизводство белков, про причины высокой упорядоченности сложных молекул.
.
АЧ: Зато есть про разделение воды на «воду под твердью» (океан) и «воду над твердью» (облака). А еще полвека назад ученые представляли первичный океан как мелководное прибрежье калифорнийского пляжа, забыв о нагретости океана и не вообразив многокилометрового слоя облаков над ним. Того слоя, который начально и защищал жизнь от солнечной радиации. И есть «зелень», которая остужает планету.
.
ЮК: Даже не знаю… Это, наверное, интересно – проинтерпретировать ветхозаветный текст вооружившись современными знаниями. Только вряд ли возможен обратный процесс — решение научных задач, опираясь на старинные тексты. В частности, для проблемы происхождения жизни, которая ещё далека от решения.
.
АЧ: Согласен, да. Но всё же мы отвлеклись. Повторю свою просьбу: допустим, что вода на земле – следствие именно химической реакции грунта с H2SO4 и HCl. И это дало соли и воду. Как записать две этих реакции, восстановив начальное вещество грунта?
.
ЮК: Андрей, это нерешаемая задача. Состав раствора зависит от состава пород, концентрации кислот, времени протекания реакции и температуры, давления. Это всё – неизвестные переменные, если начать их принимать из общих соображений, мы получим какой угодно ответ. Кроме того, в растворе – не все элементы, в частности отсутствует кремний, который в породах на втором месте после кислорода. Есть и другие нерастворимые элементы. При такой неопределённости куда надёжнее принять базальтовый состав поверхностных пород ранней Земли, как это предлагал Сергей. Базальты типа тех, что изливаются сейчас на дне океана – MORB (mid-ocean ridge basalts) – самый распространённый на Земле тип базальта. Но я не вижу на этом пути рационального решения вашей задачи.
.
19–20 февраля 2014

P.S.

Серная кислота известна с древности, встречаясь в природе в свободном виде, например, в виде озер вблизи вулканов.
Мельчайшие капельки серной кислоты могут образовываться в средних и верхних слоях атмосферы в результате реакции водяного пара и вулканического пепла, содержащего большие количества серы.
Серная кислота в концентрированном виде при нагревании — довольно сильный окислитель; окисляет HI и частично HBr до свободных галогенов, углерод до CO2, серу — до SO2, окисляет многие металлы (Cu, Hg и др.).

Но ответ в реальных земных (доосадочных) грунтах

Реплика Болека Рунковского:
Если там NaOH и KOH, то из HCl получится как раз NaCl, KCl и вода. Для океана самое то. Но откуда при атмосфере из кислоты щелочной грунт и что делать с серной кислотой? В океане такой соли нет (или немного, не знаю), значит, она должна получаться нерастворимая, и тогда Na и K не годятся

Получение NaOH (Гидроксид натрия) и KOH (Гидроксид Калия). Опишу, как получить NaOH из Na2CO3 (Кальцинировання сода).

Гидроксид натрия (лат. Natrii hydroxidum; другие названия — каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щёлочь) — самая распространённая щёлочь, химическая формула NaOH. В год в мирепроизводится и потребляется более 57 миллионов тонн едкого натра.

Гидроксид натрия вступает в реакции:
1.Нейтрализации с различными веществами в любых агрегатных состояниях, от растворов и газов до твёрдых веществ:
• c кислотами — с образованием солей и воды:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
(1) H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (при избытке NaOH)
(2) H2S + NaOH = NaHS + H2O (кислая соль, при отношении 1:1)

Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации)…
Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли и воды…
.
ВИКТОР БОРУН, преподаватель математики:
Почему вода мирового океана почти нейтральная (чуть сдвинута в кислотную сторону, и в последние десятилетия кислотность увеличилась, убив коралловые рифы)? Почему в ней растворено мало минеральных веществ, по NaCl это много меньше насыщенного раствора? Чтобы объявить это странным, надо заранее договориться об ожидаемом разнообразии вариантов.


ПРОДОЛЖЕНИЕ ДИАЛОГА С ЮК
24 ФЕВРАЛЯ 2015.

ЮК: Андрей, хочу повторить, что сводить вопрос об источнике воды к некой химической реакции – неоправданное упрощение, и даже заблуждение. В межзвёздном пространстве, как и в Солнечной системе, более 99% вещества – это водород. На втором месте – кислород. При чём тут реакция «с грунтом»? Явление, которое вы затронули, в геологии называют дегазацией Земли. Она включает в себя и конвективное перемешивание вещества мантии Земли, и плавление, кристаллизацию и иные преобразования горных пород, и разложение минералов, и диффузию элементов, и миграцию флюидов по трещинам и сквозь поры, и многое другое…
Литератору, конечно же, простительно упрощать природные процессы, но когда вы ссылаетесь на наши с Сергей Злобин реплики, получается, будто бы мы обосновали это упрощение. Однако, это не так. Просто в переписке в ФБ невозможно описать всю картину в деталях, да ещё в форме, доступной школьнику или студенту-гуманитарию.
Если вам действительно нужны реакции, могу посоветовать учебник академика В.А.Жарикова «Основы физической геохимии». Но предупреждаю – он толстый и без математического, физического и химического фундамента с ним будет нелегко.
.
АЧ: Юрий, ну при чем тут «межзвездное пространство», когда речь об уже родившейся планете и о тех процессах, которые проистекают в ее недрах, в ее атмосфере и на ее поверхности? В первой своей реплике Вы подтвердили, что земная вода не может иметь космического (кометного) происхождения, поскольку у нее другой состав. А, значит, происхождение ее сугубо химическое. А потому «конвективное перемешивание вещества мантии Земли, и плавление, кристаллизация» и прочее – тоже лишь подробности, сопутствующие химическому процессу.
Я же говорю лишь о теоретической возможности восстановления цепочек химических метаморфоз земной материи, которые в результате привели к появлению соленого океана.
А то, что Вы называете упрощением, вообще-то называется моделью. Модель – это всегда упрощение. Только одни модели работающие, а другие – нет. И, если речь не о принципиально невозможном вечном двигателе, то показать, что модель не работает (то есть не описывает реальность) можно, лишь построив ее.
Вы не видите такой возможности. Я же ее просто не имею: моих двух курсов технического института (да еще сорок лет назад!) тут явно недостаточно.
Но я всё равно не вижу другого способа объяснения проблемы: кто-то должен расшифровать и записать алгоритм этих сугубо земных метаморфоз. И, надеюсь, что произойдет это еще при нашей жизни.
Еще раз примите сердечную мою благодарность за то, что нашли время откликнуться на мои дилетантские вопросы.
.
ЮК: Ну вот видите… Межзвёздное пространство при том, что из этого материала образовалась Солнечная система и распространённость элементов в ней унаследована оттуда. Если не хотите вспоминать о межзвёздном пространстве, то примените мои слова только к Солнечной системе. Вся конденсация планетного материала и аккреция проходила в атмосфере водорода. И его с самого начала было в избытке. Но Земля водород не удерживает, он из атмосферы улетает, за Землёй тянется огромный водородный шлейф. Так что избыток имел возможность улетучиться, но на образование воды его всегда хватало.
Вы конечно можете процесс дегазации называть химической реакцией, если так вам хочется. Но я должен был обозначить своё виденье процесса, ведь вы же на меня ссылаетесь.
Кстати, если говорить о кислотах, то главной всё же в процессах выветривания на Земле является углекислота, а вовсе не соляная или серная. И слава богу, а то бы нам не поздоровилось.
.
АЧ: Юрий, и еще. Наука пока не доказала, что Венера некогда была окружена водным океаном. Хотя именно что-то подобное и предполагается. Но можно предположить и иное: то, что находящаяся ближе к нашей звезде Венера просто не прошла ту стадию, через которую прошла Земля, когда температура на ее поверхности упала ниже ста градусов и кислотная облачность в результате химической реакции с грунтом планеты сменилась на водяную. Тридцать лет назад, занимаясь библейском Шестодневом, я вообразил себе такую картинку. И пока не нашел рациональных аргументов для ее опровержения.
.
ЮК: Я Венерой не занимался, но исходя из того, что мы знаем про Землю, скорее всего планеты на протяжении своей истории только остывали, у них не было возможности вдруг немного нагреться (если, конечно, на них не падало крупное тело, сравнимое по размеру). Так что вы правы, вряд ли Венера была когда-то холоднее.
.
АЧ: Ну, вот, замечательно. Еще одна общая точка в наших рассуждениях, на которую можно опереться. Кстати, серно-солянокислая атмосфера (продукт первичной вулканической деятельности), полагаю, и сменилась на водную углекислую. Тоже химия. Но, простите, это также всего лишь мои предположения. Дальше этого моя компетенция не простирается)) А что известно про состав венерианского грунта? Тоже базальты?
.
ЮК: Андрей, я не интересовался. Да и неважно это. Состав океанической воды определяется прежде всего растворимостью элементов. Она через себя прокачивает огромное их количество. У некоторых среднее время жизни исчисляется сутками (т.е. практически сразу выпадают в осадок), у других – миллионами и десятками миллионов лет. В любой породе присутствует вся таблица Менделеева, так что материал для образования солевой нагрузки океана есть всегда.
.
АЧ: Юрий, на данном этапе меня интересует на вся таблица, а конкретно хлорид натрия. Возвращаюсь к первоначальному вопросу: с чем должны прореагировать серная и соляная, чтобы получился соленый океан? И есть ли что-то подходящее в доосадочных земных породах и в венерианском грунте? Если такого нет, то, скорее всего, я вытянул пустышку.
.
ЮК: С чем угодно.
Я не понял, зачем вам состав поверхности Венеры, но он скорее всего базальтовый. Это данные радиолокационных наблюдений, а не прямых химических исследований. Т.е. выводы сделаны на основе морфологии поверхности.
В доосадочной истории Земли были только магматические породы. Преимущественно – базальты.
.
АЧ: Состав базальтов. Содержание кремнезема (SiO2) 45–53%, щелочей НАТРИЯ (!) и калия – до 5% (в щелочных базальтах до 7%).
То есть водичка и впрямь получится солоноватая. Соленость морской воды 35 ‰. В каждом литре морской воды растворено 35 граммов солей. То есть солей 3,5% от объема. А в базальтах до 5%.
Цифры вполне коррелирующие.
И зачем нам «кометная гипотеза», если составе мантии Земли воды содержится в 10–12 раз больше, чем количество воды в Мировом океане.
.
ЮК: Андрей, не надо. Это чудовищные рассуждения. Про корреляцию состава базальтов и воды.
.
АЧ: Юрий, а в чем глупость?
.
ЮК: В том, что разные элементы имеют разную растворимость, на многие порядки. И сопоставлять проценты в базальте и в воде — ну никак нельзя. Совсем.
Да, и щелочные базальты составляют в общей массе базальтов весьма небольшую долю, так что для глобальных построений про них можно забыть.
.
АЧ: Не… В щелочных базальтах щелочей натрия и калия до 7%. А в обычных до 5%. И при чем тут растворимость, если мы поливаем (миллиарды лет!) первородный базальт дождями вулканической соляной кислоты? (Разницу между объемом и массой я понимаю, но для столь грубой прикидки она несущественна.) При этом первое Ваше возражение (про разную растворимость) не работает. Базальты просто отдают реакции с соляной кислотой значительную часть того процента щелочей, которую они содержат. Содержали более пяти — отдали 3,5. И при чем тут растворимость? Мы же имеем дело не с перенасыщенным раствором моря, которое потому и называется Мертвым, что в нем нет жизни, а с вполне малосолёным океаном, в котором процент соли даже вдвоем меньше, чем щелочей натрия и калия в базальте (а, значит, отсюда он может быть родом).

Advertisements

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s

Information

This entry was posted on 23.02.2015 by in Библейский Шестоднев и эволюция.

Навигация

Рубрики

%d такие блоггеры, как: