Тексты статей

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ
ВОДОРОДА В НЕДРАХ

Белозёров И.М.⁵, Козловский Е.А.¹, Грицко Г.И. ², Курленя М.В. ³,
Тимурзиев А.И.⁴, Черноок В.А.⁵, Шаров Г.Н.⁶, Минин В.А.⁷, Ростовцев В.И.³

1 - ГОУ ВПО РГ «ГРУ» им. Орджоникидзе г. Москва
2 - ИНГиГ им. ак. А.А.Трофимука СО РАН, г. Новосибирск
3 - ИГД им. ак. Н.А.Чинакала СО РАН г. Новосибирск
4 - АО «ЦГЭ», г. Москва
5 - Новосибирский филиал АО «ГСПИ»
6 - ООО «ИГЭП РАЕН», г. Москва
7 - ИГМ им. ак. В.С.Соболева СО РАН, г. Новосибирск

Белозёров И.М., Козловский Е.А., Грицко Г.И., Курленя М.В., Тимурзиев А.И., Черноок В.А., Шаров Г.Н., Минин В.А., Ростовцев В.И. Физико-химические механизмы образования водорода в недрах // VI-е Кудрявцевские Чтения - Всероссийская конференция по глубинному генезису нефти и газа. Москва, ЦГЭ, 22-24 октября 2018 - С. 52-56.

Изложен нетрадиционный физико-химический подход к механизму образования водорода и водородсодержащих соединений в недрах Земли и других планет. Приведённые данные позволяют совершенно с иных позиций посмотреть, как на природу, так и на механизм образования как собственно водорода, так и его химических соединений с кислородом (вода), углеродом (органические соединения – нефти, газы, угли, битумы и др.) и прочими химическими элементами. Смена традиционного подхода к действующему в природе комплексу рассматриваемых и других механизмов открывает поистине безграничные горизонты для их более глубокого изучения и использования в практических целях. Рассматриваемая смена новых векторов, причин и следствий развития природы является, безусловно, инновационным процессом и не может не привести на этом пути к новым положительным результатам.

Водород и его соединения, образование в недрах Земли, новый физико-химический подход

Предлагаемая вашему вниманию новая физико-химическая концепция механизма образования водорода в недрах Земли и других планет [1] уже многократно докладывалась нами в этом десятилетии в различных вариантах, в частности, в ряде авторитетных геофизических конференций и симпозиумов в стенах таких организаций как Геолфак МГУ им. М.В. Ломоносова [2]; РГ ГРУ им. С. Орджоникидзе [3, 4]; ИГИГ им. А.Н. Заварицкого УрО РАН, Екатеринбург [5]; Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН, Кемерово [6, 7]; Институт горного дела им. ак. Н.А. Чинакала СО РАН, Новосибирск [8, 9]; проводимых в ЦГЭ Москва в «Кудрявцевские чтения» по глубинному генезису нефти и газа [10, 11, 12, 13, 14], на семинарах у новосибирских академиков РАН Эпова М.И. (19.06.2009 г.) и Курлени М.В. (05.10.2010 г.), а также в беседах с академиками и член-корреспондентами РАН: Грицко Г.И., Исматиловым З.Р., Конторовичем А.Э., Кузнецовым Ф.А., Ляховым Н.З., Маракушевым А.А., Николаевым А.В., Похиленко Н.П., Хаиным В.Е., Цивадзе А.Ю., Шацким В.С. и др. Информация о разрабатываемой физико-химической концепции механизма образования водорода из нейтронно-гиперонной субстанции в этом году уже проникла и в Интернет [15].

К настоящему времени наукой накоплен весьма обширный багаж информации об элементном составе как Земли, так и окружающей её бесконечной космической среды. Не задерживая вашего внимания на интереснейших отдельных деталях этих исследований, сообщим сразу их главный результат: можно определённо утверждать, что окружающая нас природа более чем на 90 атомных процентов состоит их двух простейших химических элементов - водорода и гелия со значительным преобладанием (около 80%) водорода [1, 18 и др.]. К этому необходимо добавить, что исследования последних десятилетий, проводимые, в частности, отечественными геофизиками, наглядно демонстрируют тот факт, что наша планета плюс ко всему является ещё и активным эмитентом в окружающую среду водорода, метана (лёгкий газ с соотношением в нём водорода и углерода 4:1) и нейтронов.

Многочисленные работы наших современников - докторов наук Войтова Г.И., Сывороткина В.А., Ларина В.Н., Портнова A.M. и многих других [2, 10-12, 20, 21, 24, 25, 29, 31, 33] убедительно подтверждают факт непрерывного предельно продолжительного истечения из недр планеты значительных потоков флюидов, содержащих как собственно водород, так и его производные, в частности, ювенильную воду, метан и другие углеводороды, сероводород и т.п. Оценки приводимые Г.И. Войтовым [20, 21] и академиком В.В. Адушкиным [15, 17], показывают, что только количества ежегодно поступающих из тверди земной в её атмосферу водорода и метана составляют 40÷130 млн. тонн H₂ и от 1 до 5 млрд. тонн СН₄ соответственно.

Менее известна широкому кругу информация об истечении из недр Земли нейтронов -не имеющих электрического заряда (т.е. электрически нейтральных, отсюда и их название) элементарных частиц. Следует напомнить, что нейтроны «n» - некие аналоги положительно заряженных элементарных частиц - протонов «р» - присутствуют в составе всех ядер всех химических элементов таблицы Д.И. Менделеева (единственное исключение - ядро лёгкого изотопа водорода - протия, состоящего из собственно протона «p»). Основное физическое предназначение нейтрона «n» - обеспечение в ядрах атомов плотной упаковки положительно заряженных протонов «р». Количественно же соотношение нейтронов «n» и протонов «р» в ядрах атомов возрастает от 1:1 у лёгких элементов (кислород, углерод, азот, кремний, сера, кальций и др.) до ≈ 1,5:1 у тяжёлых (золото, ртуть, свинец, уран и др.). В составе атомных ядер нейтроны «n», как правило, являются стабильными частицами. Но при обретении по какой-либо причине «свободы» от действия внутриядерных сил сильного и слабого взаимодействия у нейтрона «n» появляется способность к так называемому «бета-распаду», в процессе которого из него исторгается лёгкая отрицательно заряженная частица - электрон «е», а сам он превращается в положительно заряженный протон «р». При этом протон, естественно, приобретает свойства иона водорода «Н⁺» - сильнейшего химического реагента – восстановителя, который, нейтрализуясь в окружающей среде, преобразуется сначала в атомарный, а далее, соответственно, в обычный молекулярный водород. Процесс этот сопровождается сильнейшим разуплотнением вещества (линейный размер частицы увеличивается на 4-5 порядков) и выделением колоссальной энергии, удельное количество которой (0,784 Мегаэлектрон вольта на каждый нейтрон) сопоставимо (составляет около 90%) с удельной энергией, выделяющейся при взрывах ядерных зарядов (в среднем около 0,86 Мэв) [27, 34].

Теперь можно вернуться к явлению истечения нейтронов из недр Земли.

Хотя сами нейтроны были открыты лишь около 85 лет назад (в 1932 году), явление истечения их из недр планеты надёжно было установлено только в конце 20-го века благодаря усилиям отечественных физиков и геофизиков – энтузиастов (группа Б.М. Кужевского из НИИ Ядерной Физики им. Д.В. Скобельцына при МГУ им М.В. Ломоносова), а также ряда сотрудников из других учреждений указанного выше профиля [22, 23, 28, 30, 32, 35, 36 и др.].

Признание же естественным факта и процесса истечения из чрева планеты колоссальных (за геологические времена) количеств водорода и водородсодержащих газов (углеводороды, пары ювенильной воды и т.п.) необходимо выдвигает на передний план вопрос об их источнике (т.е. о происхождении).

К сожалению, как представляется, такая постановка вопроса проработана современным комплексом наук о Земле пока что явно недостаточно, ибо возможный ответ на него находится где-то между «... умозрительной гипотезой о якобы захваченном некогда водороде из некоего существовавшего протопланетного облака...» и не выдерживающей никакой критики не менее фантастичной гипотезы о некоем металлогидридном ядре планеты [10, 12, 25, 29 и др.].

В то же время, если просуммировать результаты, полученные в последние десятилетия, в частности, отечественными геологами и физиками в плане истекающих из недр нашей планеты потоков флюидов [16, 20, 21, а также 22, 28, 35 и др.], и сопоставить их с классическими данными о свойствах свободных нейтронов [18, 19, 27, 34 и др.], картина становится совершенно естественной и понятной [1], а для её восприятия нужно лишь отказаться от нелепой, также умозрительной древней гипотезы о железно-никелевом ядре Земли.

Картина эта заключается, вообще-то говоря, в следующем. Как только что отмечено выше, явление постоянного истечения из недр планеты заметных потоков свободных нейтронов к настоящему времени доподлинно установлено и количественно оценено. Величина этих потоков довольно-таки непостоянная и зависит от многих природных факторов, причём значения этих потоков могут различаться между собой более чем на 3 порядка, а минимальное их значение в нормальной обстановке может быть оценено в ≈ 200 нейтронов через 1 см² в секунду [22, 23, 28, 30, 32, 35 и др.]. Цифра эта вроде бы и небольшая, но за прошедшие геологические времена она является весьма и весьма значительной.

Известно, что нейтроны в силу своих чрезвычайно малых размеров (примерно 0,8x10^-13 см) и электронейтральности в процессе хаотичного теплового движения в любой среде, включая пространства внутри молекул и атомов, свободно проникают через любые физические барьеры как микро- так и макромира, причём линейная скорость этих перемещений в зависимости от энергии свободного нейтрона может доходить до ≈ 15 000 км/сек. [19, 27, 34] и даже значительно превышать её. (Это значит, что отдельно взятый «быстрый» нейтрон, энергия которого около 100 килоэлектронвольт, двигаясь «по-прямой» и без сопротивления среды, способен преодолеть расстояние, например, от центра Земли до её поверхности за считанные доли секунды).

Физикам-ядерщикам также хорошо известны и обстоятельства процесса спонтанного β-распада свободных нейтронов. Так, период полураспада этих нейтронов, т.е. время, за которое распадается половина участвующих в процессе частиц, составляет всего лишь ≈ 15,3 минуты. Как уже отмечено выше, при этом именно в процессе данного крайне экзотермического преобразования нейтрона в водород, сопровождающегося фантастическим разуплотнением материи, происходит превращение чисто физической формы материи в виде её элементарной частицы – нейтрона в физико-химическую форму в виде, прежде всего, простейшего изотопа - протия легчайшего химического элемента -водорода.

Нельзя не отметить, что современной науке известен и описан процесс и обратного преобразования химической формы материи в природе в физическую, когда в соответствии с законом всемирного тяготения в результате постепенного гравитационного сжатия материи в центре её вращающихся скоплений (галактики и тому подобные образования) достигаются столь колоссальные плотности вещества, что в нём в процессе так называемого «гравитационного коллапса» происходит, образно выражаясь, «вдавливание» электронных оболочек - этой основы химической формы материи, в ядра атомов, электрическая взаимо-нейтрализация протонов и электронов и образование чисто нейтронной «тёмной» материи («тёмной», т.к. вследствие исчезновения электронов -переносчиков в пространстве электромагнитного излучения - световое излучение материи перестаёт существовать). К слову сказать, сегодня считается, что в наблюдаемом астрофизиками околоземном пространстве в «тёмном» состоянии, детектируемом только через гравитационное взаимодействие космических объектов, пребывает до 90 массовых % всей материи.

Известно, что Солнечная система находится в настоящее время в состоянии центробежного разуплотнения. Естественно, по окончании этого цикла остывшую систему ожидает новый цикл развития, включая постепенное гравитационное «концентрирование» вещества вокруг некоего центра другой растущей системы. По достижение критического состояния неустойчивого равновесия или по какой-либо другой причине вследствие очередного Большого Взрыва образовавшегося нейтронного гиганта начнётся процесс и его центробежного разуплотнения.

Так в бесконечной и вечной Природе работает независимый процесс, условно называемый «гравитационной пружиной» со взаимным преобразованием одной в другую физической и физико-химической форм материи. Таков наш взгляд на физико-химические механизмы образования водорода в недрах Земли.

Изложенный нетрадиционный физико-химический подход к наблюдаемым многим природным явлениям и процессам, несмотря на свою неочевидность, позволяет дать разумный логичный ответ на целый ряд насущных загадок Природы, как-то:

- Расширяется ли Земля и почему?

- Какова физическая и энергетическая природа разрушительных мощнейших тектонических подвижек на Земле и на суше и на море?

- Какая сила вздымает вверх колоссальные массы обширных горных систем на Земле, Марсе и других объектах?

- Какова природа срединно-океанических хребтов, Гольфстрима, Марианского желоба и т.п.?

- В каком процессе «рождаются» в природе нестабильные (радиоактивные) изотопы различных элементов?

Перечень этих пока безответных «земных» (и не только!) вопросов может быть продолжен и существенно расширен.

Авторы прекрасно осознают сложность восприятия изложенной в статье нетрадиционной концепции, но всё-таки надеются на осторожное постепенное ее понимание и, если это возможно, на её совместное дальнейшее развитие.

Список литературы

1. Белозёров И.М. Природа глазами физика // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE)». 2008. № 12 (68). С. 8-58.

2. Белозёров И.М., Мезенцев Л.Н., Минин В.А., Митькин В.Н. Земля – активный источник нейтронов и водорода. Космофизический аспект // Современное состояние наук о Земле: материалы международной конференции. М.: МГУ, 2011. С. 211-215.

3. Козловский Е.А., Белозёров И.М., Минин В.А., Шаров Г.Н. К вопросу о взрывоопасности газа при подземной добыче угля // Доклады Х-й международной конференции «Новые идеи в науках о Земле». М.: РГ ГРУ, 2011 Т.2. С. 144.

4. Белозёров И.М., Шаров Г.Н., Минин В.А. Эволюция Земли: на пути к новой парадигме // Там же. Т. 1. С. 12.

5. Белозёров И.М., Минин В.А., Шаров Г.Н. «Гравитационная пружина» как физическая основа объёмно-динамических процессов на Земле и других объектах Вселенной // Материалы V-гo Всероссийского симпозиума по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2011. С. 10-11.

6. Козловский Е.А., Кузнецов Ф.А., Грицко Г.И., Белозёров И.М., Минин В.А., Митькин В.Н., Шаров Г.Н. К вопросу о взрывоопасности газа при подземной добыче угля, в частности, в Кузбассе // Сборник тезисов докладов III-го Всероссийского симпозиума с международным участием «Углехимия и экология Кузбасса». Кемерово: ИУХМ СО РАН, 2013. С. 61.

7. Грицко Г.Н., Белозёров И.М., Черноок В.А., Галушков В.В., Минин В.А., Шаров Г.Н. К вопросу о взрывоопасности газа при подземной добыче угля, в частности, в Кузбассе // Материалы международного Российско-Казахстанского симпозиума «Углехимия и экология Кузбасса». Сборник тезисов докладов. Кемерово: ИУХМ СО РАН, 2017. С. 24-54.

8. Грицко Г.И., Белозёров И.М., Минин В.А., Ростовцев В.И., Шаров Г.Н. Физические механизмы образования водорода в недрах // Материалы Всероссийской конференции с участием иностранных учёных «Геодинамика и напряжённое состояние недр Земли». Новосибирск: ИГД СО РАН, 2015. С. 10 (Программа, № 53).

9. Козловский Е.А., IIIapов Г.Н., Грицко Г.И., Кузнецов Ф.А., Курленя М.В., Ковалёв В.А. Ростовцев В.И., Белозёров И.М., Черноок В.А., Минин В. А., Вашлаева Н.Ю. Взрывоопасность газа при подземной добыче угля в Кузбассе // Сборник материалов Всероссийской научной конференции «Проблемы развития горных наук в горнодобывающей промышленности» в журнале «Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук». Т.V, № 1. Новосибирск: изд. ИГД СО РАН, 2018. С. 76-82.

10. Белозёров И.М., Козловский Е.А., Минин В.А., Митькин В.Н., Шаров Г.Н., Епифанов В.А. Эндогенный водород как физико-химическая основа глубинного генезиса нефти и углеводородных газов // Материалы Всероссийской конференции по глубинному генезису нефти: 1-е Кудрявцевские чтения: М., изд. ЦГЭ, 2013. С. 9-12.

11.  Козловский Е.А., Кузнецов Ф.А., Грицко Г.И., Белозёров И.М., Минин В.А., Митькин В.Н., IIIapов Г.Н. Глубинный водород и вопросы взрывоопасности газа при подземной добыче угля, в частности, в Кузбассе // Материалы Всероссийской конференции по глубинному генезису нефти и газа: 2-е Кудрявцевские чтения: М., изд. ЦГЭ, 2013. С. 151-456.

12.  Белозёров И.М., Шаров Г.Н., Минин В.А. «Неизвестный (минеральный) водород» и разгадка тайн образования углеводородов, а также ряда других гидридов и процессов в природе (критико-аналитический обзор) // Там же. С. 45-49.

13.  Белозёров И.М., Галушков В.В., Минин В.А., Черноок В.А., Шаров Г.Н. К вопросу о повышении пожаро-взрывобезопасности при проведении работ по добыче и обращению с природными углеводородными материалами // Материалы Всероссийской конференции по глубинному генезису нефти и газа: 4-е Кудрявцевские чтения: М., изд. ЦГЭ, 2015. С. 10-12.

14.  Козловский Е.А., Белозёров И.М., Галушков В.В., Грицко Г.И., Минин В.А., Тимурзиев А.И., Черноок В.А., Шаров Г.Н. Ядерно-физические и физико-химические механизмы генерации водорода, углерода, углеводородов и других гидридов в природе//Материалы Всероссийской конференции по глубинному генезису нефти и газа: 5-е Кудрявцевские чтения: М., изд. ЦГЭ, 2016. С. 17-19.

15. Захаров К.В. Всемирный потоп. Физика явления // Научно-популярный фильм: Интернет. https//cont.ws@balanseeker/1090870,2018.

16. Адушкин В.В., Кудрявцев В.П., Хазинс В.М. Водородная дегазация Земли и озоновые аномалии // Докл. РАН. 2006. Т. 406. № 2. С. 241-243.

17.  Адушкин В.В., Кудрявцев В.П. Оценка глобального потока метана в атмосферу и его сезонных вapиаций // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49. № 12. С. 144-152.

18.  Большая советская энциклопедия: Т. 1-30 // М.: Изд. «Советская энциклопедия». 1970-1978.

19. Власов Н.А. Нейтроны // М.: изд. «Наука», гл. ред-я физ.- мат. лит-ры. 1971. – 552 с.

20.  Войтов Г.И. Химизм и масштабы современного потока природных газов в различных геоструктурах Земли // Журнал ВХО им. Д.И.Менделеева. 1986. Т. 31. № 5. С. 53-60.

21.  Войтов Г.И., Рудаков В.П. Водород атмосферы подпочвенных отложений, его мониторинг и прикладные возможности // Физика Земли. 2000. № 6. С. 83-91.

22.  Boлoдичeв Н.Н., Кужевский Б.М., Нечаев О.Ю. и др. Земная кора - активный источник нейтронов // Вестник Моск. Университета. Физика. Астрономия. 2002. № 5. С. 69-73.

23.  Горшков Г.В., Зябкин В.А., Лятковская Н.М., Цветков О.С. Естественный нейтронный фон атмосферы и земной коры // М.: Атомиздат. 1966. - 410 с.

24.  Гресов А.И., Обжиров А.И., Яцук А.В. К вопросу с водородоносности угольных бассейнов Дальнего Востока // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2010. № 1. Вып. 15. С. 19-32.

25.  Дигонский СВ., Тен В.В. Неизвестный водород// СПб.: Наука. 2006. - 292 с.

26.  Краткая химическая энциклопедия. Т. 1-5.//М.: изд. «Советская энциклопедия». 1961-1967.

27.  Краткая энциклопедия «Атомная энергия», под ред. B.C. Емельянова // М.: изд. «Большая советская энциклопедия». 1958. - 612 с.

28.  Кужевский Б.М. Гравитация небесных тел и нейтронные потоки // Наука в России: 2001. № 5 (125). С. 12-19.

29.  Ларин В.Н. Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли) // M., изд. «Агар». 2005. - 242 с.

30.  Остапенко В.Ф., Абдуллаев А.У. Мониторинг естественного нейтронного потока на Алматинском прогностическом полигоне // Геофизический мониторинг и проблемы сейсмической безопасности Дальнего Востока России. Тезисы докладов II-й научно-технической конференции. Петропавловск-Камчатский. Изд. КФ ГС РАН. 2009. С. 91.

31.  Портнов А.М. Вулканы - месторождения водорода // Промышленные ведомости. 2010. № 10-12 (151 - 161). С. 12.

32.  Сигаева Е.А. Исследование временных характеристик нейтронного излучение вблизи земной коры // Автореф. дисс. к.ф.-м.н. М: изд. НИИ ЯФ МГУ. 2004. - 16 с.

33. Сывороткин В.Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы // М.: изд. «Геоинформцентр». 2002. - 250 с.

34.  Физический энциклопедический словарь, гл. ред. A.M. Прохоров // М.: изд. «Советская энциклопедия». 1984. - 944 с.

35.  Шестопалов И.П., Харин Е.П. Изменчивость во времени связей сейсмичности Земли с циклами солнечной активности различной длительности // Геофизический журнал Ин-та геофизики НАН Украины. 2006. Т.28. № 4. С. 59-70.

36.  Шестопалов И.П., Белов С.В., Соловьёв А.А., Кузьмин Ю.Д. О генерации нейтронов и геомагнитных возмущениях в связи с Чилийским землетрясением 27 февраля и вулканическим извержением в Исландии в марте-апреле 2010 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53. № 1. С. 130-142.