Найти в Дзене
Цитадель адеквата

Экзопланеты: Всюду ли элементный и изотопный состав одинаковы?

Тема химического состава других планет затрагивалась в нескольких предыдущих публикациях. И если кратко, то в этой области сюрпризов ожидать не приходится. Если планета образуется обычным для тел данного рода путём, – из остаточного окружающего молодую звезду газопылевого диска, – то химический состав диска, а значит и планет, окажется тождественен составу звезды и туманности, из которой она родилась. С туманностями же тоже всё предсказуемо. Тяжёлые элементы производятся в Галактике в процессах горения и взрывов сверхновых. И, как следствие, поступают в галактической вещество в виде раскалённой плазмы. Пока продукты взрыва остывают, наработанная химия равномерно перемешивается с галактическим водородом.

Постоянство состава туманностей можно видеть, – некоторая разница наблюдается только между спиральными рукавами и ядром. Затем, уже в процессе рождения планет произойдёт разделение вещества. Но лишь в смысле изменения доли водорода и гелия. Гиганты сохраняют лёгкие вещества, каменистые же планеты почти полностью теряют их. Вблизи же звезды, – там где в Солнечной системе образовался Меркурий, – под определение «лёгкого вещества», которому предстоит испариться и оставить кольцо, отчасти может попасть и кремний…

-2

И да. Остывание плазмы занимает время, звёзды же и планеты рождаются только в тёмных, холодных туманностях. Так что, средний возраст вещества Земли – 7 миллиардов лет (всё, что могло распасться за этот срок – распалось). Следовательно, радиоактивных изотопов на других планетах не больше, чем на Земле… Последний тезис, однако, вызвал у читателей вопросы и возражения.

Причём, лишь некоторые возражения были не по делу. Никакие «нейтронные потоки» на изотопный состав повлиять не могут. Хотя нейтронное облучение и ведёт к появлению в атмосфере Земли радиоактивного углерода. Но это просто «не считается». Ввиду ничтожности и временности (рождающиеся изотопы скоро распадаются) эффекта. Проникающая способность нейтронов мала, – атмосфера не прозрачна для них. Грунт – тем более. Даже в каких-то гипотетических условиях планету проще будет испарить, чем повлиять на её изотопный состав каким-то «потоком». «Солнечный ветер» это почти исключительно протоны. Доля нейтронов в излучениях природного происхождения очень мала.

...Вместе с тем, многие другие замечания были вполне справедливы. Например, «средний возраст вещества» будет равен 7 миллиардам лет… естественно, только для планеты возрастом 4.5 миллиарда лет. Пыль извлекается из туманностей при рождении звёзд, но потери восполняются новыми поступлениями, – «молодым» веществом, в составе которого больше не распавшихся изотопов. Понимать «равенство изотопного состава» нужно так, что на всякой молодой, – возрастом 1-2 миллиарда лет, – планете будут бушевать, с грохотом выплёвывая облака радиоактивного пара, естественные ядерные реакторы. Но на планете с развитой биосферой, переработавший атмосферные газы на кислород и азот – уже не будут.

А, кстати, если возраст планеты, скажем, 8 миллиардов лет? В таком случае, возраст её вещества окажется равным 10.5 миллиардов лет. Что сравнимо с возрастом галактик. На таком теле в составе урана почти не будет 235 изотопа с периодом полураспада 700 миллионов лет. Но и урана вообще будет мало. В начале времён тяжёлых элементов в Галактике было меньше.

Ещё одно вполне резонное замечание касалось механизма появления планет. Ведь найдены уже планеты, родившиеся не из остаточного кольца, а путём куда более странным. Речь о «полтергейстах» или «пульсарных планетах», – образующихся на орбите нейтронной звезды из продуктов взрыва сверхновой. Туманность, подобная Крабовидной, рассеивается, но – не вся. Часть тяжёлых элементов остаётся на орбите звезды, остывает, образуя кольца и превращается в новую планетную систему – из железа.

Много ли в составе «полтергейстов» радиоактивных изотопов? Наверняка очень много. Как и тяжёлых металлов. Но это, правда, не даст эффектов слишком уж экзотических. Вроде уранового ядра, которое, будучи высокообогащённым (50% 235 изотопа) само по себе взорвётся.

...Железные планеты выглядят вообще не так странно, как можно ожидать. Кора их всё равно будет состоять из силикатов и соединений углерода. Поверх которых могут образоваться даже ледники или моря. Целиком из железа состоять будет только мантия. «Большое» же количество урана всё равно будет слишком малым по планетарным меркам.

При дифференциации недр разделяются не химические элементы, а минералы – химические соединения и агрегаты соединений. Если речь о соединениях железа и кремния, то они образуют «среду». Железа и кремния слишком много. Так много, что даже кислорода не хватит, чтобы вступить в соединения с ними… Прочие же элементы будут растворены в железе и кремнии, находясь в составе соединений и выступая, как примеси…

Если проще, то более плотные, чем железо, металлы – уран, золото, ртуть, – не тонут в железе, собираясь в ядре, на Земле и не будут делать этого на других планетах. Примеси распределены по объёму ядра и мантии относительно равномерно, без какой либо связи с удельным весом. Равномерность поддерживается конвекцией. Концентрация элементов в коре происходит уже при образовании минералов… В частности, месторождения урана образуются гидротермальным путём, – через переход рассеянного урана в раствор с последующим компактным отложением.

...То есть, при наличии воды, работающей также в качестве замедлителя, – для «полтергейстов» может быть характерен чрезвычайно высокий уровень активности природных реакторов.