Чтобы определить изотопный состав аргона в земных недрах, пришлось, помимо вулканических пород, исследовать и различные другие вещества мантийного происхождения. В качестве одного из них использовались алмазы. Считается, что алмазы образуются на довольно больших глубинах, по-видимому, превышающих 100 километров. Поэтому, наверное, не будет ошибкой предположить, что алмазы тоже имеют мантийное происхождение. И хотя некоторые ученые утверждают, что алмазы образуются на сравнительно небольших глубинах в земной коре, это не получило широкого признания.
Алмазы имеют ряд важных достоинств. Они не вступают в химические реакции ни с какими другими веществами и чрезвычайно устойчивы к высоким температурам. Поскольку кристаллы алмазов очень прочны, то газы, захваченные ими в момент образования, не ускользают наружу, а с другой стороны, можно не бояться, что в них просочится вода или проникнет воздух извне. Таким образом, если в алмазах будут содержаться инертные газы, то следует ожидать, что характерный для них изотопный состав аргона будет верно отражать изотопный состав аргона в веществе мантии.
Это вызвано отнюдь не тем, что эти элементы мало распространены в Солнечной системе (по сравнению, например, с другими элементами, имеющими близкое массовое число). На горизонтальной оси здесь отложен атомный номер инертного газа, на вертикальной — распространенность этого элемента на Земле (эти величины рассчитаны относительно кремния ).
Если теперь предположить, что при своем, возникновении Земля захватила.в качестве атмосферы часть газа протосолнечной туманности, то состав образовавшейся таким образом атмосферы будет в основном (за небольшими различиями) соответствовать составу протосолнечной туманности, послужившей источником атмосферы. При этом и для инертных газов тоже нельзя ожидать большой разницы с содержанием их в Солнечной системе в целом.
На Земле, однако, инертные газы являются чрезвычайно редкими; их содержание по сравнению с содержанием в Солнечной системе совершенно ничтожно. Отношение содержаний легкого инертного газа неона на Земле и в Солнечной системе в целом составляет около одной десятимиллиардной, а для тяжелого инертного газа ксенона — не более одной миллионной. Это указывает на то, что атмосфера Земли не связана непосредственно с газом протосолнечной туманности.
Чтобы избежать этих противоречий, в последнее время все больше выдвигается гипотез, утверждающих, что образование ядра происходило одновременно с процессом формирования Земли. Иначе говоря, в них допускается, что в момент завершения формирования Земли в ней уже имелась основа слоистой структуры: система ядро — мантия. Такие гипотезы связываются с теорией неоднородной аккумуляции, или аккреции, в рамках которой предполагается, что процесс: разделения вещества начался еще при конденсации микрочастиц в протосолнечной туманности.
Перед образованием Земли протосолнеч-ная туманность, как полагают, имела температуру несколько тысяч градусов по шкале Кельвина, но затем постепенно остыла за счет излучения тепла. Газ, из которого состояла протосолнечная туманность, был представлен в основном водородом и гелием. Taкой состав очень близок к выведенной распространенности химических элементов в современной Солнечной системе, о чем говорилось в предыдущей главе. Когда температура протосолнечной туманности была еще высока, все атомы находились в состоянии беспорядочного, хаотического движения. С понижением температуры атомы-«единомышленники» (то есть обладающие высоким химическим сродством друг с другом) стали соединяться химически, образуя более устойчивые молекулы, которые затем начали конденсироваться в микрочастицы (то есть переходить в твердое состояние).