Вихревая теория образования Солнечной системы

И. Кант, всю свою жизнь преподававший в Кенигсбергском университете, в 1755 г. в свой работе «Всеобщая естественная история и теория неба» развил первую научную гипотезу об образовании Солнечной системы из холодной пылевой материи, опираясь на закон всемирного тяготения. И хотя его идея саморазвития сгущений материи к центру тяжести с последующей консолидацией в тела планет и Солнца вскоре была заменена представлениями Лапласа, принципиальная картина мира была предвосхищена И. Кантом с удивительной прозорливостью. Первоначально холодная материя в ходе гравитационного сжатия разогревалась, и по этой причине планеты так же, как и Солнце после аккреции, были огненно-жидкими. Конечно, позднее стало ясно, что с позиции механики неустойчивость в системе мира Канта не могла возникнуть без воздействия внешних сил. Лишь в начале ХХ века с открытием радиоактивности было доказано, что Земля и планеты никогда не находились в расплавленном состоянии. Тем не менее со времен Н. Коперника идеи Канта явились самым крупным вкладом в естествознание, глубоким проникновением в глубины мироздания. Потрясенный величием построенного материального и нравственного мира человека, Кант писал: «Две вещи наполняют душу всегда новым и все более сильным удивлением и благоговением, чем чаще и продолжительнее мы размышляем о них, – звездное небо надо мной и нравственный закон внутри меня». Эти слова, представляющие квинтэссенцию всей философии великого мыслителя, были начертаны на его надгробии.

По гипотезе Лапласа (1769 г.), раскаленная, медленно вращающаяся туманность, сжимаясь, формировала протосолнце, а когда на экваторе сила тяжести уравнивалась с центробежной силой, от нее происходило последовательное отделение гигантских колец материи. Эти кольца, сгущаясь, формировали на соответствующих орбитах планеты и их спутники. Гипотеза Лапласа, объединенная с представлениями Канта, просуществовала более 100 лет и сыграла большую роль в развитии естествознания. Она дала начало геотектонической контракционной гипотезе, впервые сформулированной Эли де Бомоном в 1855 г.

Вместе с тем гипотеза Канта-Лапласа не могла объяснить перераспределение момента количества движения между Солнцем и планетами, на долю которых его приходится более 98%. Напомним, что момент количества движения М равен произведению момента инерции на угловую скорость вращения тела: М = Iw = mVR, где I = ²/₅ mR; m, R – соответственно масса и радиус планеты; V – линейная скорость движения точки на поверхности.

Расчеты показали, что если вернуть Солнцу утраченные моменты количества движения, т.е. уронить все планеты на его поверхность, то и в этом случае скорость его вращения была бы недостаточной, чтобы породить систему колец с соответствующими орбитами девяти известных планет и их спутников. С другой стороны, внутри каждого кольца, согласно закону постоянства количества движения, никакими внутренними силами системы величина М не может быть изменена. Иными словами, без внешних сил планетарные сгущения внутри колец сами по себе образовываться не могут. Примером тому являются известные кольца у планет-гигантов – Сатурна, Урана, Нептуна, вещество в которых равномерно распределено по окружности и не консолидируется в сгущения.

В наше время разрабатывались гипотезы катастрофического направления, в основе которых лежит предположение о случайном захвате холодного пылегазового облака проходящим Солнцем – уже готовой звездой (гипотеза О. Шмидта, 1944). Однако такие гипотезы вступают в противоречие с выводами наблюдательной астрономии об эволюционном, а не катастрофическом пути формирования звездных и сопутствующих им планетных систем. Большинство современных исследователей отдают все же предпочтение кантовской концепции одновременного образования планет и Солнца. Предпочтительность этой концепции очевидна после рассмотрения схемы эволюции звезд.

В. Рудник и Э. Соботович (1984) предприняли, пожалуй, одну из наиболее успешных попыток реконструкции ранней истории формирования Солнечной системы, опираясь главным образом на материалы изотопной космохимии. Однако и они при построении модели эволюции материнского протосолнечного облака не преодолели общую тенденцию конструирования изолированной звезды. Поэтому предполагаемая ими общая масса туманности, равная одной-двум солнечным массам, явно недостаточна для начала процесса звездообразования. Размеры же протосолнечного облака, по этой гипотезе, не выходят за пределы афелия Плутона. Это не соответствует современным представлениям об эволюции звезды и не оставляет места для неизбежного изменения радиуса первоначальных планет в ходе общего сжатия закручивающейся туманности вокруг центра масс, где консолидировалось вещество протосолнца.

При оценке первоначальной массы материнского облака мы также ни в коей мере не можем рассчитать его плотность из наблюдаемой массы вещества в Солнечной системе. При наличии протосолнца она составила бы не более 2×10^-9 кг/м³. Этого недостаточно для формирования планет. В межзвездном пространстве довольно часто наблюдаются туманности с массой газа в одну солнечную массу, размером около 1 пк и с температурой в десятки градусов Кельвина. Но в таких облаках, согласно критерию Джинса (1902), вещество не может сжаться до звездообразования, так как газовое давление внутри облака уравновешено собственной силой тяжести. Критерий Джинса выполняется в газопылевых комплексах массой 10³ – 10⁴ М₀ и размером 10 – 100 пк, с температурой в десятки градусов Кельвина. Только в таких гигантских туманностях возможно развитие гравитационной неустойчивости. Наблюдательная астрономия полностью подтверждает этот вывод.

Глобулы – прообразы нашего протосолнца – наблюдаются не единично и изолированно, а большими группами в больших межзвездных туманностях (например, упоминавшаяся уже туманность Лагуны в созвездии Стрельца (рис. 111)). Размеры глобул 1 – 2 пк, плотность вещества в ней достигает 20 – 200 частиц/м³ (при средней плотности межзвездной среды 10^-7 частиц/м³). Таким образом, мы должны признать, что Солнце формировалось как одна из звезд огромной газопылевой туманности, простиравшейся на десятки парсек. В окрестности Солнца на расстоянии 100 пк, сегодня известно более 7000 звезд. Ближайшая к нам звезда – a-Центавра – расположена всего в 1,33 пк. Она могла возникнуть в пределах одной глобулы с Солнцем. Удивительно, что масса, светимость, температура, спектр и, следовательно, возраст этой звезды примерно такие же, как и у нашего светила!

Критерий Джинса для глобул может выполняться и без воздействия внешних сил. Но поскольку изотопная космохимия свидетельствует об обогащении туманности новыми элементами (Рудник, Соботович, 1984), необходимо принять возможность взрыва сверхновой в окрестности этой туманности, усилившей гравитационную неустойчивость и ускорившей процесс звездообразования. Глобулы сами по себе имели различные размеры и массу. Это предопределило дальнейший путь их эволюции. В крупных глобулах могли возникнуть массивные звезды или группы звезд, в меньших, подобно нашей, возникли две неоднородности – большая, давшая жизнь созвездию a-Центавра, и меньшая – нашей Солнечной системе. В этой меньшей части глобулы лишь немного не хватило массы для возникновения двойной звезды Солнце – Юпитер, ибо последний со своими 16 спутниками, четыре из которых (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто) подобны планетам, представляет почти готовую Солнечную систему.

Предполагается, что в начальной стадии сжатия протозвезды возникающее по мере сжатия тепло отводится инфракрасным излучением. В противном случае газовое противодавление остановит этот процесс. Отсюда мощное инфракрасное излучение является характерным показателем зарождающейся протозвезды. Оно обычно наблюдается в газопылевых комплексах. При дальнейшем сжатии и росте температуры, как показывают расчеты (Дагаев и др., 1983), протозвезда становится все более непрозрачной для инфракрасного излучения, и это происходит, когда ее радиус станет равным R » 10⁵×R₀. Из приведенного следует, что в начальной стадии сжатия размеры протозвезды далеко, примерно в 10 раз, выходят за пределы размеров Солнечной системы (6 млрд. км), что соответствует расстоянию в 0,01 пк. Когда размеры протозвезды достигают значения R = 10³×R₀, т.е. орбиты Юпитера, светимость ее становится в 400 раз выше современной. На этом этапе включается конвективный процесс переноса глубинного тепла к поверхности. Звезда характеризуется неустойчивостью блеска (перемен­ные типа Т-Тельца). Это объясняется тем, что внутри протозвезды еще не созданы термодинамические условия запуска термоядерных реакций синтеза гелия из водорода. Согласно расчетам, последующее сжатие с R = 10³R₀ до R = 1R₀ происходит за 20 млн. лет. Оно осуществляется уже в условиях начавшейся термоядерной реакции, в результате чего протозвезда переходит с дозвездного на звездный путь эволюции и выходит на главную последовательность диаграммы спектр-свети­мость Герцшпрунга-Рессела.

Все вышеизложенное позволяет существенно корректировать наши представления о формировании Солнечной системы.

Совершенно ясно, что в стадии существования протозвезды с преобладанием термохимических процессов внутри и инфракрасным излучением вследствие гигантского радиуса говорить о формировании планет ее по периферии не приходится. С другой стороны, нельзя исключить возможного возмущающего влияния со стороны аналогичной и даже большей по массе системы одновременно формировавшихся протозвезд в a-Центавра. Это, несомненно, дочерние образования, принадлежащие одной глобуле.

Ускорение вращения протозвезды вследствие прогрессивного уменьшения ее радиуса было неизбежно. Однако термохимические процессы, господствовавшие в этот период внутри объекта, уже должны были создать нечто вроде гигантского жидкого ядра. Поэтому в конце инфракрасной стадии протозвезда могла уже иметь мощное магнитное поле, намного превышавшее напряженность современного магнитного поля Юпитера, вследствие значительно большей скорости осевого вращения протозвезды. Когда радиус этого еще, в сущности, дозвездного объекта, а фактически гигантской планеты, сократился до размеров орбиты Юпитера и начался процесс термоядерного разогрева, секторное магнитное поле протозвезды должно было сообщить соответствующий крутильный момент количества движения масс пылегазового материала выше уровня равновесия сил гравитационного сжатия и газового противодавления: Р_газ = Р_гравит. Этот уровень должен был следовать за сжимающейся протозвездой. За ним следовала и оставшаяся невычерпанной протосолнцем внешняя протопланетарная часть материнской туманности. Выше этого уровня пылегазовое вещество туманности находилось вне сильного гравитационного влияния протозвезды и закручивалось в планетарные вихри секторным магнитным полем. В этом аспекте интересно узнать, что же представляет собой орбита Меркурия, фиксирующая наинизшие положения планетарного сгустка пылегазового облака, находящегося вне зоны гравитационного вовлечения вещества массой протозвезды, и когда она могла возникнуть?

Со стадии дозвездного существования инфракрасное тепловое противодавление было эффективным далеко за пределами современного радиуса Солнечной системы. Однако с переходом на звездный путь развития, вызванный прогрессирующим сжатием вещества и, следовательно, уменьшением радиуса протозвезды с образованием ее в компактную массу, должен был возникнуть предел, ниже которого приливные силы звезды разрушают любое планетарное образование. Это так называемый предел Роша.

Формирование ближайших к Солнцу планет не лимитировалось пределом Роша. Они располагались значительно дальше него.

Учитывая тот факт, что свои параметры Солнце приобрело уже в начальной стадии своего существования как звезды, а Меркурий мог приобрести свою плотность лишь сформировавшись в планетное тело, можно заключить, что образование его как планеты могло начаться после завершения инфракрасной стадии развития протосолнца и уменьшения его радиуса до размеров, близких к современным. Этот вывод должен быть распространен и на другие планеты Солнечной системы. Народившаяся звезда, несомненно, ускорила акт планетообразования, хотя бы за счет значительного расширения объемов конденсации пылегазового материала в потоке усилившегося солнечного ветра.

Большие моменты количества движения у планет Солнечной системы, их разная скорость осевого вращения указывают на вращательный характер пылегазового комплекса и существенно неоднородное распределение масс вещества вдоль радиуса системы. В соответствии с вихревой моделью, предложенной академиком Н.А. Шило (1989), могли возникнуть спирали различных порядков и уровней со своими ядрами, внутри которых формировались планеты и их спутники (рис. 112). Такая модель снимает противоречия в различии моментов количества движения планет и Сол­нца. Несовпадение плоскости орбит Меркурия и Венеры с плоскостью других планет объясняется неодинаковой угловой скоростью вращения ядер спирали первого порядка и ее ветвей, на которых образовывались спирали второго и треть­его порядков с протопланетными и протоспутниковыми ядрами вещества. Согласно этой модели, отсутствие спутников у ближних к Солнцу планет (Меркурия и Венеры) и их лимитированное количество у Земли и Марса объясняется сильным гравитационным влиянием центрального протосолнечного ядра, которое легко отбирало вещество, удаленное от протопланетных ядер спиралей второго порядка. Спирали третьего порядка у этих близких к центральной массе планет могли возникнуть лишь у Земли и Марса – с ограниченным количеством вещества. Планеты-гиганты возникли за пределами сильного гравитационного влияния протосолнца. Поэтому здесь могли появиться мощные сгущения вещества на спирали не только первого, но и второго порядка. Формирование многочисленных спутников планет-гигантов происходило уже под влиянием их масс, а не протосолнца.

В своем развитии Солнце прошло через несколько стадий – протозвезды инфракрасного класса, неустойчивой звезды переменного блеска типа Т-Тельца, красного спектрального класса с температурой поверхности 3500 К, оранжевого спектрального класса с температурой 5000 К и, наконец, современной – стадии желтого спектрального класса с температурой 6000 К.

На всех стадиях, особенно в начальный неустойчивый период своей активности, Солнце неизбежно испускало той или иной силы звездные ветры, которые могли создавать динамические температурные и химические аномалии в окружающем пылегазовом облаке. Это способствовало образованию различных размеров агломераций метеоритов и астероидов, обогащению новыми элементами, в том числе и короткоживущими радиоактивными, которые в дальнейшем сыграли большую роль в эволюции планет.

Вследствие уменьшения температуры пылегазового облака по мере удаления от протозвезды, а в дальнейшем молодой звезды оранжевого спектрального класса ближайшая к светилу область вещества обеднялась летучими и обогащалась силикатами и тугоплавкими металлами. На орбитах планет-гигантов вещество в большей степени было обогащенно замерзшими газами, акклюдированной на пылинках водой. Поэтому внешние планеты оказались в большей степени обогащены летучими элементами, в том числе водородом и гелием. Однако представлять эти планеты в виде гигантских водородных шаров, как это принято в большинстве работ, вряд ли правомочно. Во-первых, трудно представить, каким образом легчайший газ мог консолидироваться в самые большие и массивные тела. Во-вторых, многие спутники планет-гигантов, как видно на прекрасных снимках американских межпланетных станций, состоят из каменного материала, подобного земным породам или метеоритам. Возникает вопрос: как соотнести водородный состав планеты с силикатным составом ее спутников?

И, наконец, в-третьих, длительное горячее дыхание молодой звезды неизбежно должно было вымести значительную часть легчайшего водорода и гелия за пределы системы еще задолго до их аккреции в планетных и других агломерациях.

Все имеющиеся данные свидетельствуют о принципиальном единстве химического состава вещества во всех телах и объектах Солнечной сиситемы. Привлечение различных равновесных диаграмм для водорода, других элементов с целью доказательства водородного состава планет-гигантов, безусловно, интересно и нужно. Однако они, конечно, не решают проблему, а еще больше усложняют.

§3. Аккреция Земли и планет

Существование неоднородного по физическому и химическому составу газопылевого облака предопределило изначальную неоднородность состава формирующихся тел Земли и планет.

Все планеты и их спутники должны были иметь зародыши, своеобразные ядра конденсации, состоящие из тяжелых металлических фрагментов, вокруг которых лавинообразно наращивался более легкий пылегазовый материал облака. Эти крупные и массивные фрагменты, будучи преимущественно металлического состава, неизбежно были обеднены радиоактивными элементами. Они-то и образовали гигантское металлическое ядро будущей звезды в центре туманности (в центре главной спирали, по Н.А. Шило) и ядра планет и их спутников в побочных спиральных вихрях (см. рис. 112, с. 406).

Концепция образования железного ядра путем дифференциации однородной (гомогенной) Земли сегодня уже представляется неприемлемой. При давлении в 3 млн. атм свободная миграция вещества на расстояние в тысячи километров внутри Земли представляется весьма проблематичной, даже если это вещество пребывает в расплавленном состоянии – Т = 3000 К, Р = 1,5×10⁶ атм. С другой стороны, при подобных термодинамических условиях молекулы и атомы протовещества находятся преимущественно в ионизированном состоянии и, следовательно, обладают весьма низким химическим потенциалом. Это затрудняет образование химических соединений, большая часть из которых образуется при более низких давлениях и температуре менее 2000 К (Войткевич, 1979). Доказательством тому является весьма незначительное количество простейших молекул, обнаруживаемых в атмосфере Солнца. Термодинамика фотосферы, во всяком случае по тремпературе, близка к той, что существует в земном ядре. Химические процессы в фотосфере практически отсутствуют.

Таким образом, внутреннее ядро Земли – продукт изначальной аккреции твердой фракции металлического состава протосолнечной туманности, а не результат дифференциации некоего однородного вещества. Чтобы перейти к природе других оболочек, необходимо еще раз вернуться к вопросу о составе пылегазового облака к моменту перехода протосолнца в стадию звездного развития.

Инфракрасное излучение протосолнца вследствие низкой температуры (много меньше 1000 К) не в состоянии было конденсировать вещество туманности на орбитах будущих планет. Поэтому пылегазовая фаза ее здесь преобладала. Кроме нее присутствовали реликтовые металлические и силикатные тела досолнечных стадий конденсации. Широкое распространение хондритов одного с Землей возраста (4,7 млрд. лет) свидетельствует о существовании механизма аккреции силикатных частиц в протопланетных спиралях туманности задолго до звездной стадии развития Солнца. В этот период, видимо, формировались металлические зародыши планет и их спутников, наращивался объем силикатных фрагментов и тел. С выходом светила на звездный путь развития количество тепла и температура излучения значительно возросли. Это неизбежно должно было способствовать усилению процессов конденсации вдоль радиуса окружающей туманности в спиралях с зародышами планет. С ростом температуры звезды возрастал и объем конденсированного вещества на дальних орбитах будущих планет-гигантов. Поэтому состав туманности менялся и вдоль ее радиуса по мере удаления от Солнца. На орбите Меркурия высокотемпературное дыхание звезды ощущалось сильнее всего. Следствием этого стали выгорание летучих атмофильных элементов, диссоциация большей части силикатных частиц и сохранение тугоплавких металлических компонентов туманности. Отсюда необычайно высокая средняя плотность Меркурия (5,62 г/см³). По мере удаления от звезды температура туманности падала и вряд ли могла превышать современную. Напомним, что светило пребывало в стадии красного спектрального класса с меньшей температурой поверхности, чем современная. Однако не исключено, что в стадии переменного блеска типа Тельца в моменты вспышек молодой нестационарной звезды температура ее кратковременно повышалась. Тогда-то и было возможно прогревание туманности и на больших, чем орбита Меркурия, расстояниях. Этим, вероятно, объясняется некоторое обеднение летучими вещества туманности, конденсируемого на Венере, Земле и Марсе. Но тепла на этих орбитах было уже явно недостаточно, чтобы диссоциировать силикатные частицы туманности и акклюдированные на них газы, воду и другие атмофильные элементы. Поэтому в ходе аккреции летучие вещества и вода оказались в значительном количестве захороненными в недрах указанных планет, что и сыграло большую роль в последующей их эволюции.

На больших удалениях от молодого Солнца, характерных для орбит планет-гигантов (0,7 – 4,5 млрд. км), роль его температурного режима в процессах фракционирования и дифференциации вещества пылегазовой туманности, очевидно, была ничтожной. Например, в сравнении со световым давлением эта дифференциация осуществлялась, главным образом в протопланетных спиралях, исключительно по прин­ципу гравитационного взаимодействия. Низкотемпературные условия предопределили аккрецию огромных объемов свободных и акклюдированных на пылеватых частицах газов и воды, органических соединений, подобных тем, что отмечены в углистых хондритах. Низкая плотность последних (2,2 г/см³), повышенное содержание в них летучих элементов как нельзя лучше согласуются с термодинамической обстановкой на данном участке радиуса Солнечной системы. Хондритовые метеориты должны наиболее полно отражать консолидированную нелетучую часть тела планет-гигантов. Мощная же газовая оболочка этих планет – не только продукт внутренней активности планет-гигантов, но и часть изначально аккрецированных газов, захваченных из протопланетной туманности в конце их формирования. Такой вывод представляется вполне закономерным, если исходить из концепции гравитационного фракционирования вещества туманности как наиболее вероятного и действенного механизма за пределами гравитационного солнечного влияния.

В рассмотренном аспекте представления о преимущественно водородном составе планет-гигантов кажутся не вполне обоснованными. Мощная, толщиной в несколько десятков тысяч километров, атмосфера этих планет делает среднюю плотность их вещества неправдоподобно низкой (0,7 – 1,7 г/см³). Однако, если рассчитывать среднюю плотность твердого тела планет без атмосферы, как это было сделано В.В. Кесаревым (1976), то она оказывается такой же, как и у планет так называемой «земной группы».

Итак, особенности процесса планетообразования, происходившего на стадии молодой звезды типа Т-Тельца, были обусловлены неоднородным составом окружающей ее туманности. Она включила реликтовую неоднородность и неоднородность вдоль радиуса туманности, возникшую в процессе формирования протосолнца. Остатки туманности, сохранившейся между орбитами молодых планет после их аккреции, были, по всей вероятности, выметены солнечным ветром в конце стадии Т-Тельца перед окончательным становлением звезды в стационарную с развитой конвективной системой тепломассопереноса.

Теперь вернемся к рассмотрению особенностей процесса аккреции после образования металлического ядра планет.

Высокотемпературные железоникелевые конденсаты сыграли наибольшую роль при формировании основного объема Меркурия. Как было показано В. Латимером, реакция окисления железа в туманности (Fe₃O₄ + 4H₂ Û 3Fe + 4H₂O) протекает справа налево при температуре ниже 400 К и слева направо – при температуре 1120 К. Реакция
FeO + H₂ Û Fe + H₂O идет справа налево при температуре 500 К и ниже. Это объясняет наблюдаемый факт, что большая часть тела Меркурия сложена веществом, близким по своим физическим свойствам железоникелевому составу. Лишь верхняя, небольшая по мощности, оболочка планеты была сформирована силикатной фракцией туманности.

В условиях нестационарной и негорячей молодой звезды на орбитах Венеры, Земли и Марса должна была происходить аккреция низкотемпературной фракции пылегазовых конденсантов (во всяком случае ниже 300 – 400 К). При этом, как известно, должны широко протекать реакции гидратации железисто-магнезиальных силикатов, т.е. взаимодействие с парами воды (Войткевич, 1979). Эти адсорбенты содержали не только молекулы воды, но и инертные газы, органическое вещество. Поглощенные пылевой фазой, они аккрецировали на поверхность металлического ядра указанных планет. Следует заметить, что вращение спирали с металлическим зародышем не должно быть слишком большим. В противном случае центробежные силы, уравновешивая силы гравитационного притяжения, помешали бы конденсации масс, т.е. необходимо соблюдение неравенства Пуанкаре: , где w – угловая скорость вращения тела; r – его средняя плотность. Согласно расчетам Д. Латимера, использовавшего закон Стокса,

,

где r – радиус частицы, r – плотность частицы, r_m – плотность среды, g – ускорение силы тяжести, h – коэффициент вязкости. Вследствие большей плотности железоникелевых частиц (8 г/см³) в сравнении с силикатными (2,2 – 2,5 г/см³) их скорость падения будет в два-три раза выше, чем силикатных. С ростом радиуса частиц эта разница возрастает на несколько порядков. Поэтому после образования железоникелевого ядра процесс гравитационного захвата силикатных частиц неизбежно принял лавинообразный характер. Первоначально он сопровождался выделением большой кинетической энергии от соударения крупных фрагментов с поверхностью растущего зародыша. По мере вычерпывания материнского облака в протопланетном витке спирали размеры падающих частиц и их масса постепенно уменьшались.

Вместе с этим уменьшались и кинетическая энергия падения захватываемых частиц. Поэтому верхние слои молодой планеты формировались холодными, но внутри оболочки, начиная от поверхности металлического ядра, должен был сформироваться горячий расплав.

Таким образом, прообраз оболочечного строения Земли и планет возник в ходе аккреции неоднородного материала облекающей молодое Солнце туманности. Твердое металлическое ядро, холодная внешняя силикатная оболочка и между ними, как в термосе, расплав внешнего ядра – вот итог процесса планетообразования в Солнечной системе. Существенное добавление: в состав молодых планет и, конечно, Земли могли входить изотопы с периодом полураспада 1 – 100 млн. лет (Войткевич, 1979). К ним относятся в первую очередь ²⁶Al, ⁴⁰Be, ⁹²Nb и др., изотопные аномалии продуктов распада которых – ²⁶Mg, ¹⁰B, ⁹²Zr и др. – найдены в земной коре, породах Луны, в метеоритах. Дополнительным доказательством этого являются многочисленные геологические свидетельства о раннем (3,5 млрд. лет назад) крупномасштабном образовании изверженных гранитоидов, базальтов, формировании различных метаморфических пород. До того как в полную меру заработал механизм термодинамического разложения протовещества в зоне внешнего ядра (Орлёнок, 1985), высокая концентрация короткоживущих изотопов указанных элементов могла быть причиной раннего расплава вещества в верхах оболочки. Это, возможно, и явилось источником образования гранитометаморфической коры в первые 1,5 млрд. лет жизни планеты. С вымиранием указанных изотопов основным механизмом эволюции становятся процессы переработки протовещества (например, при взаимодействии дигидритов и пероксидов металлов: МеН₂ + МеО ® Ме + МеО + Н₂О), а также распада дигидритов металлов (МеН₂ ® Ме + Н₂), термодинамически обусловленные на уровне внешнего ядра (Орлёнок, 1985).

В результате указанных процессов были сформированы – как вторичные – зоны астеносферы, гидросферы и атмосфера планеты, ее земная кора.