МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГЛОБАЛЬНОГО КАТАЛИТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА

Ранее /1-3/ авторами предложен новый подход к решению проблемы появления органических и предбиологических соединений на поверхности ранней Земли в их геологически оцениваемых объемах. Обосновано предположение, что синтез высокомолекулярных органических полимеров мог произойти из соединений космически наиболее распространенных элементов уже в протопланетном аккреционном диске одновременно с формированием планет. Протопланетный диск может рассматриваться как глобальный каталитический реактор с подвижным кипящим слоем катализатора с изменяющимся состоянием твердой фазы и с другими нестационарными процессами. Проведено разбиение процесса образования планет в аккреционном диске по основным стадиям работы химического реактора, к которым отнесено: приготовление зерна каталитически активной твердой фазы при столкновительной коагуляции межзвездной пыли в пылевой фотосфере протозвезды и в аккреционном диске, осуществление синтеза высокомолекулярных соединений, слипание зерен в процессе их коллективной динамики с образованием крупных и рыхлых агломератов с захватом из газа органических соединений, спекание агломератов в допланетные тела и планеты с гравитационной дифференциацией вещества и с фильтрацией органических и других соединений низкой плотности при их выдавливании на поверхность тел. На последней стадии происходит десорбция и потеря планетами земной группы летучих газов. Отмечены наиболее важные физические процессы и основные типы химических реакций, которые имеют место в реакторе и необходимые для его описания с точки зрения синтеза органических соединений.

Обсуждается проблема численного моделирования, возникающая при решении уравнения сохранения фазового объема типа уравнения Лиувилля - Власова и связанная со стохастизацией траекторий частиц и саморазогревом изолированной системы. Созданы программы для расчета нестационарной динамики ансамбля частиц с двумя и полностью тремя пространственными переменными с реализацией на ЭВМ среднего класса, что дало возможность приступить к созданию алгоритмов и численных кодов для математического моделирования нестационарных каталитических процессов в газопылевых потоках.

1) Snytnikov V.N., Vshivkov V.A., Parmon V.N. Solar nebula as a global reactor for synthesis of prebiotic molecules // 11th International Conference on the Origin of Life. Orleans. France, July 5-12, 1996. P.65.

2)Snytnikov V.N., Vshivkov V.A., Parmon V.N. Сatalysis on the dust grains: synthesis of methanol and formaldehyde in protoplanetary accretion disks. II Международная конференция памяти Г.К.Борескова "Катализ на пороге XXI века", Нов-ск, 7 июля 1997г.