Дмитрий Тимофеев - Природа космических тел Солнечной системы

Гипотеза 41

В нижней мантии при разложении пород выделяются Cl 2, H 2, N 2, С, O 2, F 2, S, J, Br, образующие подвижные соединения с высокими изобарными потенциалами, например, NO, N 2O, N 2O 4, Cl 2O, ClO 2, Cl 2O 6, Cl 2O 7, ClN 3Cl 3N, J 3N, FN 3, N 2O 5, NO 2, N 2O 3, NH 3, O 3, N 2H 4, C 2H 2, C 4N 2, C 2N 2, а также радикалы HO+, CN, CH по реакциям:

N 2+2O 2↔2NO 2

2Cl 2+O 2↔2Cl 2O

N 2+2H 2↔N 2H 4

Все реакции обратимы, однако в этих условиях равновесие смещено в сторону конечных продуктов из-за их высокого изобарного потенциала. Окислы азота при образовании приобретают химическую энергию, которая сохраняется при соединении их со многими горючими веществами. Окислы азота в мантии при взаимодействии с углеродом, водородом и рядом других элементов образуют смесь веществ, получившую название нитронефть, являющуюся фракцией силановой нефти [Тимофеев, 2011в]. Нитронефть – это смесь подвижных веществ верхней мантии, а в некоторых случаях и нижней коры Земли, главным образом на основе углерода с более высоким изобарным потенциалом, чем у углеводородов, входящая отдельной фракцией в состав силановой нефти. Нитронефть в силановой нефти содержится в количестве примерно 1%. Такое содержание соответствует соотношению кремния и углерода в коре Земли. Нитронефть на разных глубинах залегания имеет разный состав, соответствующий имеющемуся в данном месте давлению, температуре и окружающим породам. При изменении давления, температуры или состава окружающей породы нитронефть преобразуется. Происходит массообмен за счет разных характеристик растворения, когда из окружающей породы часть веществ экстрагируется и попадает в состав нитронефти, или часть растворенных в нитронефти веществ выпадает в виде осадка. Возможно расслоение нитронефти по фракциям на отдельные слои. В сильно разогретых зонах мантии нитронефть, как и силановая нефть, находятся в сжатом газообразном состоянии. Фактором, влияющим на состав нитронефти в мантии Земли, являются как реакции крекинга (распада) химических соединений, так и реакции слияния молекул в более крупные. На больших глубинах при высоких температурах, когда тепловая энергия частиц находится на уровне, близком к энергиям связей атомов, реакции синтеза и реакции распада молекул в равновесии, при этом при повышении температуры равновесие смещается в сторону низкомолекулярных соединений. Число видов соединений, с поднятием температуры уменьшается и доходит до небольшого перечня веществ, состоящих из соединений с максимальными энергиями связей. Такое состояние преобладает в мантии ближе к ядру. В нижней мантии радикалы СН трансформируются в ацетилен С 2Н 2. Реакция обратима и по мере поднятия и охлаждения вещества смещается в сторону ацетилена.

Далее по мере снижения температуры происходит образование соединений с большим молекулярным весом С nH 2, например, по реакции:

В более высоких геосферах, где температура ниже, ацетилен может трансформироваться в ароматические соединения, например, в бензол, по реакции:

3С 2Н 2→С 6Н 6

При дальнейшем поднятии веществ и снижении температуры происходят трансформации в предельные соединения по реакции гидрирования с получением нафтенов и парафинов:

С 6Н 6+3Н 2→ С 6Н 12(циклогексан)

СН≡С-С≡С-С≡СН+6Н 2→ С 6Н 14(гексан)

Углеводороды могут синтезироваться и прямым взаимодействием углерода с водородом или метаном по реакциям:

С+2Н 2→ СН 4

16СН 4+11C→C 2H 6+ C 3H 8+ C 4H 8+ C 5H 12+ C 6H 14+ C 7H 16

При взаимодействии соединений с окислами азота при высоком давлении и высокой температуре происходит синтез насыщенных энергией нитратов по реакциям:

RН + NO 2→ R٠ + HNO 2

R٠+ NO 2→ RNO 2

В условиях высоких давлений и температур реакции окисления заторможены, и возможны образования очень мощных взрывчатых веществ по реакциям:

СН 4+8NO 2→ 4НNO 2+ С (NO 2) 4 тетранитрометан

С 6Н 6+9NO 2→3НNO 2+ C 6(NO 2) 6 гексанитробензол

С 2Н 2+3NO 2→ 2HNO 2+ C 2(NO 2) 2 динитроацетилен

Гексанитробензол синтезирован в лабораторных условиях, считается наиболее мощным из всех известных химических взрывчатых веществ, однако не производится из-за сложности синтеза при малых давлениях в условиях поверхности Земли.

Нитронефть бывает в стабильном состоянии в неизменных условиях на глубинах астеносферы. При снижении давления или температуры нитронефть имеет свойство самовозгораться, а также взрываться без доступа кислорода. Один из возможных составов нитронефти:

– предельные и непредельные углеводороды, перекиси, амины, ацетилен, этилен и их производные, гидразин, NH 4NO 3, NO 2 20%;

– нитропарафины (нитрометан, гексанитроэтан…) 20%:

– нитроароматические соединения (тринитротолуол, тринитробензол…) 20%;

– нитроамины (гексоген, октоген…) 20%;

– металлоорганические соединения металлов: V, Mn, Co, Са, Cr, Se, Ni, Cu, W, Th, U, Ag, Pb и др., карбонилы Fe (CO) 5, Ni (CO) 4, VC l4, кремнеорганические соединения, силан, органосилоксаны, Al (CH 3) 3,B 3N 3H 6,кислород О 2, озон О 3, а такжев формах ε-фаза О 4, О 8,

сера, SO 3 20%.

Большая часть соединений подвижной фазы находится при температуре выше критической. Это, как правило, сильно сжатое газообразное вещество.

Достаточно трудно представить, например, тротил в стабильном состоянии при температуре белого каления, да еще в виде сжатого газа. Логично думать, что он в этих условиях должен взорваться, однако, глядя на термодинамические свойства продуктов взрыва (воды ΔG o 298-54.63 ккал/моль, углекислого газа ΔG o 298-94.25 ккал/моль, азота ΔG o 2980 ккал/моль), становится понятно, что состояние тротила здесь более предпочтительно. В качестве аналогии можно взять воду, которая при высокой температуре в несколько тысяч градусов превращается во взрывчатку, в гремучий газ, в смесь водорода и кислорода, является мощнейшим ракетным топливом. И эта смесь находится здесь в стабильном состоянии, а при снижении температуры трансформируется в воду, выделяя энергию.

Гипотеза 42

Нитронефть стабильна только в условиях глубин Земли, где высокая температура и значительное давление. При самопроизвольном извержении нитронефти или силановой нефти из Земли происходят вулканические явления. При поднятии в верхние горизонты, где давление ниже, нитронефть способна самовозгораться, плавит окружающие породы, что приводит к образованию магм и вулканических газов [Тимофеев, 2011а, Тимофеев, 2011в]. Природой всех вулканических извержений и являются процессы, вызванные выходом нитронефти и силановой нефти из глубин Земли. По составу вулканических газов можно оценить состав элементов нитронефти. Вулканические газы мощных вулканов Шевелуч на Камчатке, Мон-Пеле на острове Мартиника, Везувий в Италии имеют более 10% свободного кислорода, а также более 50% азота. Содержание кислорода значительно больше, чем у газов от взрывчатых веществ и порохов, что говорит о большой энергии нитронефти. Содержание СО 2и СО отражает количество углеводородной фракции. Состав вулканического пепла показывает на состав элементоорганических соединений данного вулкана. Разложения могут протекать со взрывами, на разных глубинах мантии и коры Земли, что вызывает землетрясения. Взрываться могут как нитросоединения, так и соединения, имеющие высокую внутреннюю энергию без нитро групп. Например, ацетилен взрывается по реакции: