Роберт Гейзен - Історія Землі

Більша частина хімічних сполук, про які вже йшлося, передбачає обмін електронами, унаслідок чого утворюються іони. Алюміній, магній, кальцій та залізо віддають електрони; кисень відбирає їх. І тому такі хімічні зв’язки називають іонними. Проте атоми металів обирають іншу стратегію об’єднання. У металі кожний атом віддає один або декілька електронів і отримує позитивний заряд. Однак ці безправні електрони вештаються в’язким, негативно зарядженим морем, яке утримують позитивно заряджені іони, наче чітко вишикувані дробинки в мелясі. Залізо у формі металу – це безліч іонів заліза, які спільно володіють такими делокалізованими електронами.

Наслідки цієї комунальної власності доволі значні. По-перше, усі ці спільні електрони можуть вільно пересуватися, тому метали є чудовими провідниками струму (а струм – це не що інше, як керований потік електронів). На відміну від цього металічного зв’язку, в іонному, який формують іони кисню та магнію чи кисню та алюмінію, кожен електрон закріплений на своєму місці настільки жорстко, що потік електронів просто неможливий. По-друге, наслідком металічного зв’язку є те, що речовини радше згинаються, ніж ламаються. Море електронів, яке обступає іони, можна згортати чи скручувати і при цьому воно не втрачатиме своєї спільної моці, на відміну від більшості крихких порід та мінералів.

Уважний читач вже помітив, що не тільки залізо вміє виконувати цей металоутворювальний трюк. Бляшанки з алюмінію, фольга та електродріт є повсюдно; сплави з металевого магнію є основою для високотехнологічних перегонових автомобілів та схожих іграшок; а напівметали на основі кремнію (хімічна назва якого силіцій) є в усіх електронних ґаджетах (звідси й Кремнієва, або Силіконова долина). Проте металевий алюміній, магній чи кремній – це сучасне чудо хімічної індустрії. Щоб відділити ці вперті елементи від кисню, треба витратити неабияку енергію, а їхній металевий стан майже ніколи не зустрічається в природі.

Залізо значно менше віддане кисню і більш непостійне у своїх хімічних зв’язках. На відміну від кремнію, алюмінію, магнію та кальцію, воно з безмежною радістю об’єднується з іншими акцепторами електронів, зокрема із сіркою – сульфід заліза є лискучим піритом, який також називають «золотом дурня». На противагу решті елементів, залізо з легкістю формує щільний метал, який осідає в глибинах планет та утворює їхні масивні ядра.

Велика шістка елементів, кожен із яких є неминучим результатом еволюції вибухових зірок та планет земної групи, також відповідальна за найпоширеніші на Землі гірські породи. Їхні характерні хімічні властивості підготували для нашої планети необоротний курс, який шляхами перетворень привів нас до сучасного світу. Але перш ніж сформувалися гірські породи, Земля мала остигнути.

Уявіть-но собі ще раз ті буремні роки опісля формування Місяця внаслідок Потужного удару. Впродовж декількох днів чи навіть тижнів усе ще не було зрозуміло, що саме стане Землею, а що – Місяцем. Твердої поверхні в ті пост-Тейїстичні дні не було ні в планети, ні в супутника. Обидві кулі-сусідки оточували океани багряної магми, бурливої та розпеченої, а зверху періщив розжарений дощ розплавленого кремнію – температура сягала тисяч градусів.

Коли в повітрі не стало й духу Тейї, жар, наче з горна, почав поширюватися від Землі, здіймаючись у холодний вакуум космосу, невпинно остуджуючи зовнішню оболонку планети. І все ж космічні сили змовилися, щоб ще трохи зберегти поверхню Землі розплавленою. Великі астероїди продовжували обстріл планети. Кожне зіткнення додавало теплової енергії, перегріваючи район удару та перешкоджаючи будь-якій спробі утворити стійку кору. Потужні припливні сили сусіднього Місяця, зумовлені гравітацією, теж сприяли збереженню рідкого стану поверхні Землі, оскільки екваторіальна випуклість вируючої магми котилася планетою кожні п’ять годин, розбиваючи будь-яке впорядкування тоненької, твердої оболонки. Багатий запас високорадіоактивних елементів Землі – як недовговічних екзотермічних ізотопів алюмінію та вольфраму, так і довговічних радіоактивних ізотопів урану, торію та калію – сприяв розжарюванню. Та й юна атмосфера, яка все ще зростала, розігріта парами вулканічних викидів, багатих на вуглекислий газ та воду, певно, посилювала ці явища, створюючи «суперпарниковий» ефект.

Невідомо, скільки часу минуло, – можливо, сотні, а може, й тисячі років – одна геологічна мить, – доки поверхня Землі лишалася розплавленою. Однак вона мала охолонути та затверднути, і це було визначено наперед. Другий закон термодинаміки стверджує, що розпечені тіла, що не мають джерела зовнішньої енергії, обов’язково охолоджуються, і чим гарячіший об’єкт, тим вища швидкість охолодження.