A critical multidisciplinary view on the speculative hypothesis of deep-earth georeactor and its impact on the global climate

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В научной литературе продолжают циркулировать различные гипотезы, идущие вразрез с общепринятыми представлениями о причинах изменения климата Земли. Попытки пересмотра господствующей климатической парадигмы до недавнего времени сводились к тому, что антропогенный фактор глобального потепления недооценивался либо вовсе отрицался, а роль природных климатических циклов, связанных с неравномерным поступлением тепла от Солнца, абсолютизировалась. Концепция глубинного импульсного геореактора, критически рассматриваемая в данной дискуссионной статье, претендует на еще более глубокую ревизию устоявшихся положений современной климатологии, связывая эти циклы не с повторяющимися изменениями параметров оси и орбиты Земли (циклами Миланковича), а с периодическим протеканием цепных ядерных реакций в недрах нашей планеты.

В статье доказывается, что специфика дифференциации вещества Земли в процессе планетогенеза не могла обеспечить сверхкритического концентрирования долгоживущих изотопов актиноидов (урана и тория) ни на границе твердого и жидкого земных ядер, ни в мантийной толще. Кроме того, для запуска геореактора необходим целый ряд дополнительных условий, которые в последний раз могли сложиться около 2.0 млрд лет назад в осадочном слое земной коры и никогда бы не сложились в глубинных слоях планеты. Если же такой геореактор и мог бы функционировать, то радиогенное тепло от его работы не передалось бы в кору без критических потерь за геологически приемлемый промежуток времени.

В статье также подвергается сомнению возможность массированного высвобождения парниковых газов из их природных резервуаров в атмосферу при гипотетическом увеличении геотермального потока из земных недр. На примере газогидратов метана показано, что их дестабилизация требует экстремального повышения температуры в зоне их залегания под океаническим дном, а донные осадки и вышележащая водная толща играют роль буфера, утилизируя высвобождаемый из газогидратов метан до его попадания в атмосферу.

Таким образом, концепция глубинного импульсного геореактора, якобы существующего и определяющего климат Земли, покоится на множестве допущений, противоречащих данным сразу нескольких научных дисциплин, начиная от геохимии и заканчивая климатологией.

Об авторах

N. B. Ustinov

Институт физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikustinov@ifaran.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Anisichkin V.F. 2025. On the causes of cyclical climate changes. Environmental Dynamics and Global Climate Change, 16(3): 113-120. doi: 10.18822/edgcc678513
  2. Anisichkin V.F., Bezborodov A.A., Suslov I.R. 2008. Georeactor in the Earth. Transport Theory and Statistical Physics, 37: 624-633 (in Russian).
  3. Arevalo R., McDonough W.F., Luong M. 2009. The K/U ratio of the silicate Earth: Insights into mantle composition, structure and thermal evolution. Earth and Planetary Science Letters, 278: 361-369.
  4. Arkani-Hamed J. 2016. Formation of a Solid Inner Core During the Accretion of the Earth. JGR Solid Earth, 122: 3248-3285.
  5. Bercovici D. Mantle convection. 2010. Encyclopedia of Solid Earth Geophysics, (H. Gupta. ed.), p. 1059-1079, Springer Cham.
  6. Bice K.L., Marotzke J. 2002. Could changing ocean circulation have destabilized methane hydrate at the Paleocene/Eocene boundary? Paleoceanography, 17(2): 8.1-8.12.
  7. Björnberg K.E., Karlsson M., Gilek M., Hansson, S.O. 2017. Climate and environmental science denial: A review of the scientific literature published in 1990–2015. Journal of Cleaner Production, 167: 229-241.
  8. Blanchard I., Siebert J., Borensztajn S., Badro J. 2017. The solubility of heat-producing elements in Earth’s core. Geochemical Perspectives Letters, 5(5): 1-5.
  9. Botana J., Urbach B.S., Moffett-Smith C.M., Gilbert Q.K., McGarvey E.W. 2025. Uranium at the conditions of the Earth’s inner core: Fe-U forms and implications. Physica B: Condensed Matter, 707: 417181.
  10. Bouhifd M.A., Jephcoat A.P. 2011. Convergence of Ni and Co metal-silicate partition coefficients in the deep magma-ocean and coupled silicon-oxygen solubility in iron melts at high pressures. Earth and Planetary Science Letters, 307: 341-348.
  11. Boyet M., Bouvier A., Frossard P., Hammouda T., Garçon M., Gannoun A. 2018. Enstatite chondrites EL3 as building blocks for the Earth: The debate over the 146Sm-142Nd systematics. Earth and Planetary Science Letters, 488: 68-78.
  12. Buffett B. 2013. Earth’s enigmatic inner core. Physics Today, 66(11): 37-41.
  13. Chidester B.A., Rahman Z., Righter K., Campbell A.J. 2017. Metal-silicate partitioning of U: Implications for the heat budget of the core and evidence for reduced U in the mantle. Geochimica et Cosmochimica Acta, 199: 1-12.
  14. Clesi V., Bouhifd M.A., Bolfan-Casanova N., Manthilake G., Fabbrizio A., Andrault D. 2016. Effect of H2O on metal–silicate partitioning of Ni, Co, V, Cr, Mn and Fe: Implications for the oxidation state of the Earth and Mars. Geochimica et Cosmochimica Acta, 192: 97-121.
  15. Corfield R.M., Cartlidge J.E. 1992. Oceanographic and climatic implications of the Palaeocene carbon isotope maximum. Terra Nova, 4(4): 443-455.
  16. Corgne A., Liebske C., Wood B.J., Rubie D.C., Frost D.J. 2005. Silicate perovskite-melt partitioning of trace elements and geochemical signature of a deep perovskitic reservoir. Geochimica et Cosmochimica Acta, 69: 485-496.
  17. Davies R.J., Clarke A.L. 2010. Methane recycling between hydrate and critically pressured stratigraphic traps, offshore Mauritania. Geology, 38(11): 963-966.
  18. Dickens G. Dissociation of oceanic methane hydrate as a cause of the carbon isotope excursion at the end of the Paleocene // Paleoceanography. 1995. V. 10. № 6, P. 965–971.
  19. Dickens G.R., Castillo M.M., Walker J.C. G. 1997. A blast of gas in the latest Paleocene: Simulating first-order effects of massive dissociation of oceanic methane hydrate. Geology, 25(3): 259-262.
  20. Dosseto A., Turner S. P. 2010. Magma cooling and differentiation - uranium-series isotopes. Timescales of magmatic processes. (A. Dosseto, S. P. Turner, J. A. Van Orman, eds.), p. 160-180, Chichester, West Sussex, UK; Hoboken, NJ: Wiley-Blackwell, Wiley.
  21. Dye S.T. 2012. Geoneutrinos and the radioactive power of the Earth. Reviews of Geophysics, 50(3): RG3007.
  22. Falkowski P., Scholes R.J., Boyle E., Canadell J., Canfield D., Elser J., Gruber N., Hibbard K., Högberg P., Linder S., Mackenzie F.T., Moore B., Pedersen T., Rosenthal Y., Seitzinger S., Smetacek V., Steffen W. 2000. The global carbon cycle: a test of our knowledge of earth as a system. Science, 290(5490): 291-296.
  23. Faure F., Bouhifd M.A., Boyet M., Manthilake G., Clesi V., Devidal J.-L. 2020. Uranium and thorium partitioning in the bulk silicate Earth and the oxygen content of Earth’s core. Geochimica et Cosmochimica Acta, 275: 83-98.
  24. Friedlingstein P., O’Sullivan M., Jones M.W., Andrew R.M., Gregor L., Hauck J., Le Quéré C., Luijkx I.T., Olsen A., Peters G.P., Peters W., Pongratz J., Schwingshackl C., Sitch S., Canadell, J.G., Ciais P., Jackson R.B., Alin S.R., Alkama R., Arneth A., Arora V.K., Bates N.R., Becker M., Bellouin N., Bittig H.C., Bopp L., Chevallier F., Chini L.P., Cronin M., Evans W., Falk S., Feely R.A., Gasser T., Gehlen M., Gkritzalis T., Gloege L., Grassi G., Gruber N., Gürses Ö., Harris I., Hefner M., Houghton R.A., Hurtt G.C., Iida Y., Ilyina T., Jain A.K., Jersild A., Kadono K., Kato E., Kennedy D., Klein Goldewijk K., Knauer J., Korsbakken, J.I., Landschützer P., Lefèvre N., Lindsay K., Liu J., Liu Z., Marland G., Mayot N., McGrath M.J., Metzl N., Monacci N.M., Munro D.R., Nakaoka S.-I., Niwa Y., O’Brien K., Ono T., Palmer P.I., Pan N., Pierrot D., Pocock K., Poulter B., Resplandy L., Robertson E., Rödenbeck C., Rodriguez C., Rosan T.M., Schwinger J., Séférian R., Shutler J.D., Skjelvan I., Steinhoff T., Sun Q., Sutton A.J., Sweeney C., Takao S., Tanhua T., Tans P.P., Tian X., Tian H., Tilbrook B., Tsujino H., Tubiello F., van der Werf G.R., Walker A.P., Wanninkhof R., Whitehead C., Willstrand Wranne A., Wright R., Yuan W., Yue C., Yue X., Zaehle S., Zeng, J., Zheng B. 2022. Global Carbon Budget 2022. Earth System Science Data, 14(11): 4811-4900.
  25. Gauthier-Lafaye F., Weber F. 2003. Natural nuclear fission reactors: time constraints for occurrence, and their relation to uranium and manganese deposits and to the evolution of the atmosphere. Precambrian Research, 120(1–2): 81-100.
  26. Gautron L., Greaux S., Andrault D., Bolfan-Casanova N., Guignot N., Bouhifd M.A. 2006. Uranium in the Earth’s lower mantle. Geophysical Research Letters, 33(23): 2006GL027508.
  27. Gréaux S., Gautron L., Andrault D., Bolfan-Casanova N., Guignot N., Bouhifd M.A. 2009. Experimental high pressure and high temperature study of the incorporation of uranium in Al-rich CaSiO3 perovskite. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 174(1-4): 254-263.
  28. Gubbins D., Masters T. G., Jacobs J. A. 1979. Thermal evolution of the Earth’s core. Geophysical Journal International, 59(1): 57-99.
  29. Gutjahr M., Ridgwell A., Sexton P.F., Anagnostou E., Pearson P.N., Pälike H., Norris R.D., Thomas E.; Foster G.L. 2017. Very large release of mostly volcanic carbon during the Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Nature, 548(7669): 573-577.
  30. Hazen R. M., Ewing R. C., Sverjensky D. A. 2009. Evolution of uranium and thorium minerals. American Mineralogist, 94(10): 1293-1311.
  31. Herndon J. M. 1993. Feasibility of a Nuclear Fission Reactor at the Center of the Earth as the Energy Source for the Geomagnetic Field. Journal of geomagnetism and geoelectricity, 45(5): 423-437.
  32. Herndon J., Edgerley D. 2005. Background for Terrestrial Antineutrino Investigations: Radionuclide Distribution, Georeactor Fission Events, and Boundary Conditions on Fission Power Production. arXiv: High Energy Physics – Phenomenology, 1-14.
  33. Hirose K., Sinmyo R., Hernlund J. 2017. Perovskite in Earth’s deep interior. Science, 358(6364): 734-738.
  34. Hunter S.J., Goldobin D.S., Haywood A.M., Ridgwell A., Rees J.G. 2013. Sensitivity of the global submarine hydrate inventory to scenarios of future climate change. Earth and Planetary Science Letters, 367: 105–115.
  35. Kender S., Bogus K., Pedersen G.K., Dybkjær K., Mather T.A., Mariani E., Ridgwell A., Riding J.B., Wagner T., Hesselbo S.P., Leng, M.J. 2021. Paleocene/Eocene carbon feedbacks triggered by volcanic activity. Nature Communications, 12(1): 5186.
  36. Kennett J.P., Stott L.D. 1991. Abrupt deep-sea warming, palaeoceanographic changes and benthic extinctions at the end of the Palaeocene. Nature, 353(6341): 225-229.
  37. Кирдяшкин А.А., Кирдяшкин А.Г., Дистанов В.Э., Гладков И.Н. 2016. Геодинамические режимы мантийных термохимических плюмов // Геология и геофизика. Т. 57. № 6. С. 1092-1105. doi: 10.15372/GiG20160602
  38. Конищев В.Н. 2011. Реакция вечной мерзлоты на потепление климата // Криосфера Земли. № 4. С. 15-18.
  39. Kuroda P.K. 1956. On the Nuclear Physical Stability of the Uranium Minerals. The Journal of Chemical Physics, 25(4): 781-782.
  40. Lambert I.B., Heier K.S. 1968. Estimates of the crustal abundances of thorium, uranium and potassium. Chemical Geology, 3(4): 233-238.
  41. Lear C.H., Elderfield H., Wilson P.A. 2000. Cenozoic deep-Sea temperatures and global ice volumes from Mg/Ca in benthic foraminiferal calcite. Science, 287(5451): 269-272.
  42. Liebske C., Schmickler B., Terasaki H., Poe B.T., Suzuki A., Funakoshi K., Ando R., Rubie D.C. 2005. Viscosity of peridotite liquid up to 13 GPa: Implications for magma ocean viscosities [rapid communication]. Earth and Planetary Science Letters, 240: 589-604.
  43. Ludhova L., Bellini G., Benziger J., Bick D., Bonfini G., Bravo D., Caccianiga B., Calaprice F., Caminata A., Cavalcante P., Chavarria A., Chepurnov A., D’Angelo D., Davini S., Derbin A., Empl A., Etenko A., Fomenko K., Franco D., Fiorentini G., Galbiati C., Gazzana S., Ghiano C., Giammarchi M., Göger-Neff M., Goretti A., Hagner C., Hungerford E., Ianni A., Ianni A., Kobychev V., Korablev D., Korga G., Kryn D., Laubenstein M., Lehnert B., Lewke T., Litvinovich E., Lombardi F., Lombardi P., Lukyanchenko G., Machulin I., Manecki S., Maneschg W., Mantovani F., Marcocci S., Meindl Q., Meroni E., Meyer M., Miramonti L., Misiaszek M., Mosteiro P., Muratova V., Oberauer L., Obolensky M., Ortica F., Otis K., Pallavicini M., Papp L., Perasso L., Pocar A., Ranucci G., Razeto A., Re A., Ricci B., Romani A., Rossi N., Saldanha R., Salvo C., Schönert S., Simgen H., Skorokhvatov M., Smirnov O., Sotnikov A., Sukhotin S., Suvorov Y., Tartaglia R., Testera G., Vignaud D., Vogelaar R.B., Von Feilitzsch F., Wang H., Winter J., Wojcik M., Wright A., Wurm M., Zaimidoroga O., Zavatarelli S., Zuber K., Zuzel G. 2015. Geo-neutrinos and Borexino. Phys. Part. Nuclei, 46(2): 174-181.
  44. McDonough W. F., Sun S. 1995. The composition of the Earth. Chemical Geology, 120: 223-253.
  45. Meijer de R. J., Anisichkin V. F., van Westrenen W. 2013. Forming the Moon from terrestrial silicate-rich material. Chemical Geology, 345: 40-49.
  46. Meijer de R. J., van Westrenen W. 2008. The feasibility and implications of nuclear georeactors in Earth’s core–mantle boundary region. South African Journal of Science, 104: 111-118.
  47. Milankovitch M. 1941. Kanon der Erdbestrahlungen und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem. Royal Serbian Academy. 371 Section of Mathematical and Natural Sciences. Vol. 33. Belgrade.
  48. Milkov A.V. 2004. Global estimates of hydrate-bound gas in marine sediments: how much is really out there? Earth-Science Reviews, 66(3-4): 183-197.
  49. Митрофанов В.В., Анисичкин В.Ф., Воронин Д.В., Жилин А.А., Федоров А.В., Крюков Б.П., Туркин А.И. 1999. О возможности взрывного ядерного энерговыделения в недрах планет // Труды Международной конференции V Забабахинские научные чтения. Снежинск: Издательство РФЯЦ-ВНИИТФ. С. 67-76.
  50. Myhre G., Shindell D., Bréon F.-M., Collins W., Fuglestvedt J., Huang J., Koch D., Lamarque J.-F., Lee D., Mendoza B., Nakajima T., Robock A., Stephens G., Takemura T., Zhang H. 2013. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing. In: Climate Change 2013 – The Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, p. 659-740, Cambridge: Cambridge University Press.
  51. Naudet R. 1991. Oklo: des réacteurs nucléaires fossiles. Paris: Collection du Commissariat à l’Énergie Atomique, 695 p.
  52. Perry S.N., Pigott J. S., Panero W. R. 2017. Ab initio calculations of uranium and thorium storage in CaSiO3-perovskite in the Earth’s lower mantle. American Mineralogist, 102: 321-326.
  53. Petrov Y.V. 1977. The Oklo natural nuclear reactor. Soviet Physics Uspekhi, 20(11): 937.
  54. Piñero E., Marquardt M., Hensen C., Haeckel M., Wallmann K. 2013. Estimation of the global inventory of methane hydrates in marine sediments using transfer functions. Biogeosciences, 10(2): 959-975.
  55. Ravnik M., Jeraj R. 2005. Criticality analyses of regions containing uranium in the earth history. Kerntechnik, 70(3): 146-152.
  56. Reeburgh W.S. 2007. Oceanic Methane Biogeochemistry. Chem. Rev, 107(2): 486-513.
  57. Rubie D. C., Jacobson S. A. 2016. Mechanisms and Geochemical Models of Core Formation. Deep Earth: Physics and Chemistry of the Lower Mantle and Core. (Terasaki H., Fischer R.A. eds.), p. 181-190, American Geophysical Union.
  58. Rubie D.C., Jacobson S.A., Morbidelli A., O’Brien D.P., Young E.D., de Vries J., Nimmo F., Palme H., Frost D.J. 2015. Accretion and differentiation of the terrestrial planets with implications for the compositions of early-formed Solar System bodies and accretion of water. Icarus, 248: 89-108.
  59. Ruppel C. D., Kessler J. D. 2017. The interaction of climate change and methane hydrates. Reviews of Geophysics, 55(1): 126-168.
  60. Rusov V.D., Pavlovich V.N., Vaschenko V.N., Tarasov V.A., Zelentsova T.N., Bolshakov V.N., Litvinov D.A., Kosenko S.I., Byegunova O.A. 2007. Geoantineutrino spectrum and slow nuclear burning on the boundary of the liquid and solid phases of the Earth’s core. Journal of Geophysical Research (Solid Earth), 112: B09203.
  61. Шполянская Н.А., Осадчая Г.Г., Малкова Г.В. 2002. Современное изменение климата и реакция криолитозоны (на примере Западной Сибири и Европейского Севера России) // Географическая среда и живые системы. № 1. С. 6-30. doi: 10.18384/2712-7621-2022-1-6-30
  62. Tolstikhin I.N., Kramers J.D., Hofmann A.W. 2006. A chemical Earth model with whole mantle convection: The importance of a core–mantle boundary layer (D″) and its early formation. Chemical Geology, 226(3-4): 79-99.
  63. Tonks W.B., Melosh H.J. Magma ocean formation due to giant impacts // Journal of Geophysical Research. 1993. V. 98. P. 5319-5333.
  64. Wallmann K., Pinero E., Burwicz E., Haeckel M., Hensen C., Dale A., Ruepke L. 2012. The Global Inventory of Methane Hydrate in Marine Sediments: A Theoretical Approach. Energies, 5(7): 2449-2498.
  65. Walter M.J., Nakamura E., Trønnes R.G., Frost D.J. 2004. Experimental constraints on crystallization differentiation in a deep magma ocean. Geochimica et Cosmochimica Acta, 68: 4267-4284.
  66. Wasson J.T., Kallemeyn G.W. 1988. Compositions of Chondrites. Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series A, 325: 535-544.
  67. Wood B.J., Walter M.J., Wade J. 2006. Accretion of the Earth and segregation of its core. Nature, 441(7095): 825-833.
  68. Yoshino T., Walter M.J., Katsura T. 2003. Core formation in planetesimals triggered by permeable flow. Nature, 422(6928): 154-157.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема концентрирования актиноидов (урана и тория) и их оксидов в глубинных геохимических резервуарах по мере дифференциации ядра и мантии Земли:

Скачать (110KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Термобарические условия существования газогидратов метана в зонах распространения многолетнемерзлых пород (слева) и в океанических донных отложениях (справа). Зоны потенциального залегания газогидратов обведены штриховыми линиями; штрихпунктирной линией обозначена нижняя граница мерзлых пород. Схема адаптирована из [Ruppel & Kessler, 2017]; процентный вклад различных геологических резервуаров в общие запасы газогидратов приведен с опорой на тот же литературный источник. Подледниковые газогидратные залежи, погребенные под Антарктическим ледяным щитом, опущены для наглядности.

Скачать (124KB)
Метаданные

© Ustinov N.B., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».