1. Проблемы железного ядра

Гипотеза железного (железо-никелевого) ядра базируется j том общеизвестном факте, что железо — единственный тяжелы элемент, широко распространенный на Земле и в метеоритах. Эта гипотеза объясняет большую плотность ядра и его высокую элект тропроводность, однако применение ее встречает и многие серьез ные затруднения.

Уравнение состояния железа сейчас хорошо известно до да леннй, включающих и соответствующие давления в области ядр (Жарков, Калинин, 1960; Давыдов, 1956). Поэтому предположен о железном ядре позволяет определить его температуру по давл нию и плотности. Однако получаемые при этом значения оказыв ются. по мнению В. А. Магницкого (Магницкий, 1965), неправде подобно высокими — до 11 ООО К в центре Земли. Впрочем, основании ударного сжатия установлено (Macdonald, Knopofy 1958), что плотность чисто железного ядра должна быть больши наблюдаемой, поэтому допускается, что в ядре не менее 10—15^л, легкой примеси (кремния, серы, окиси магния и т. п.). Подобна «разбавление» железа делает невозможным определение темпера. туры ядра.

Гипотеза железного ядра_заходит в тупик_ при истолкован»)-механизма его формирования. Согласно расчетам многих авторов в случае дифференциации ядра из_ первично однородной Земли должно" было выделиться такое_1количёство энергии⁴,~~которое при вело бы. к полному расплавлению_3_емли. При этом к настоящем; времени вся мантия глубже 50 км должна быть все еще расплав, ленной (Маева, 1971). Полученные результаты никак не coгласу ются с сейсмическими данными и являются доводом против обра зования ядра в результате гравитационной дифференциации недр планеты.

Чтобы обойти это осложнение, предполагают значительную первичную неоднородность Земли и даже допускают формирова­ние железного ядра полностью на стадии коагуляции планеты Однако тщательный анализ последовательности конденсации ве ществ в протопланетном облаке показывает (Anders, 1968), что силикатные частицы должны были в своем появлении опережать железные.

Наконец, с позиций гипотезы железного ядра трудно объяснить закономерность связи плотности планет земной группы с их раз­мерами:, чем больше планета, тем больше ее плотность, т. е. тем больший удельный вес в ее составе имеет железо (Меркурий со­ставляет исключение).

2. Ядро из металлизованных силикатов

Вторая гипотеза предполагает, что высокая плотность ядра и его электропроводность связаны с фазовым переходом мантийного енликатно-окисного вещества в металлизованное состояние иод влиянием сверхвысоких давлений (Ramsey, 1949). Казалось бы, эта гипотеза лишена многих недостатков вышерассмотренной вер­сии и весьма просто, в частности, объясняет происхождение ядра, наличие и размеры которого с данных позиций должны зависеть от общей массы небесного тела. В этом плане понятно, почему у крупных планет — Земли и Венеры — есть ядра, тогда как у Луны и Марса они отсутствуют. Однако данная гипотеза противоречит «самой себе» на примере Меркурия, имеющего, судя по его высо­кой плотности, непропорционально большое ядро, что не увязы­вается с малыми размерами этой планеты.

Кроме того, опыты по ударному сжатию (Альтшулер, Кормер, 1961; Paul, Warshaner, 1963) до давлений в несколько миллионов атмосфер показали, что металлизация силикатов в ядре невозмож­на, и она, по всей вероятности, не может сопровождаться почти двукратным уменьшением объема, «.. .так как силикаты не явля­ются рыхлыми структурами, а электронные оболочки анионов, кис­лорода полностью заполнены» (Жарков, Магницкий, 1970), что резко ограничивает их способность к уплотнению.

Наконец, совершенно непонятно, почему наряду с уплотнением 'Силикатов на границе ядра происходит одновременное их расплав­ление. Остается только удивляться, что именно в наше время про­изошло такое маловероятное событие, когда фронт плавления в ядре полностью совпал с границей фазового перехода. Допущение между границей ядра и жидкостью хотя бы весьма тонкого слоя твердой плотной фазы (Валакина, Введенская, 1962) представ­ляется по геофизическим данным крайне неправдоподобным (Маг­ницкий, 1965).