Учебное пособие для студентов специальности I 51. 01. 01 " Геология и разведка месторождений полезных ископаемых"
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВСЕЛЕННОЙ 2.1.Химический состав космических тел
жүктеу/скачать 5.81 Mb.
|
2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВСЕЛЕННОЙ2.1.Химический состав космических телОбъекты космохимии представлены звездами (95% массы вещества Вселенной), газовыми и пылевидными туманностями, межзвездным газом, рассеянной космической пылью, планетами, кометами, метеоритами, нейтронами, протонами, электронами, кварками. Химический состав отражает сложные пути их эволюции и определяется рядом физических и химических факторов: образование и преобразование атомов во времени; распределение атомов под влиянием космических причин (тяготение, световое давление, электромагнитные поля и др.); физико-химическое перераспределение групп атомов, электронов, молекул. Кларки солнечной атмосферы принято считать кларками космоса, которые рассчитывают на 106 атомов Si или Н. В спектре солнечной атмосферы открыто более 70 элементов с преобладанием Н (70% по массе), Не (28), на долю остальных приходится 2%. Очень мало тяжелых элементов после железа. По Л. Аллерому и Дж. Россу (1976) для первых 13 элементов получены следующие данные: H – 106, He – 6,3·104, O – 6,9·102, C – 4,2·102, N – 87, Si – 45, Mg – 40, Ne – 37, Fe – 32, S – 16, Ca – 2,2, Ni – 1,9, Ar – 1,0. При давлении в центре звезды 1016 Па и температуре 107 К вещество состоит со свободных ядер и электронов (ионизированная водородно-гелиевая плазма). Возможно нейтронное сосуществование, например, пульсары – источник мощного пульсирующего радиоизлучения. По данным астрофизиков эволюция звезд следующая: голубовато-белая→белая→желтая→красная→белый карлик→нейтронная звезда→“черная дыра”. Ядерные реакции зависят от температуры звезд (табл. 2). В звездах энергетически более выгодно образование устойчивых ядер с небольшим числом четного количества протонов и нейтронов. Соотношение Н и Не изменяется в зависимости от возраста звезд. Таблица 2 Зависимость ядерных реакций в звездах от температуры
Солнце представляет собой водородно-гелиевый раскаленный шар с плотностью 1,41 г/см3, который каждую минуту теряет 240 млн т массы путем излучения. Каждый квадратный сантиметр излучает 375859,48 Дж/мин. Отличие по химическому составу поверхности и глубинных частей незначительное. Изотопный состав Солнца по углероду и инертным газам близкий к земному, что указывает на генетическое единство всех тел солнечной системы. В настоящее время Солнце движется между рукавами созвездия Стрельца и пройдет это расстояние через 4,6 млрд лет. При вхождении в спиральный рукав условия для живых организмов ухудшаются, так как в них образуются новые звезды типа Солнца и массивных сверхновых II типа. Вспышки сверхновых выбрасывают высокоэнергетические лучи, что губительно для всего живого. Радиационный фон, созданный в настоящее время оценивается величиной Dо=0,04 бэр/год. Газовые туманности состоят из сильно разреженных газов, представляющих собой извержения из звездной материи. Соотношение Н:Не:О в газовых туманностях 1000:10:0,01. Космические лучи – это поток атомных ядер очень высокой энергии, состоящих в основном из протонов (90%). В земной атмосфере они образуют вторичное излучение, в котором встречаются все элементарные частицы с высокой проникающей способностью. Поток космических лучей за пределами Земли составляет 10 частиц/см2/мин. Космические нейтроны образуют вторичные радиоактивные изотопы в верхней части атмосферы, преобразуют атомные ядра азота: 14N+n→14C+p; 14N+n→12C+3H. Образуются радиоактивные изотопы 10Be, 22Na, 26Al, 32Si, 36Cl, 39Ar. Космические частицы – по сравнению с Солнечной системой, беднее Н, Не, Li, Be, B, но богаче тяжелыми металлами. За сутки на поверхность Земли поступает до 100 т космической пыли, метеоритов. Метеориты – обломки космической материи. Изотопный состав по C, O, Si, Cl, Fe, Ni, Co, K, Cu, Ga, U такой же как изотопный состав этих элементов земного происхождения. Различие в изотопах по некоторым редким элементам и инертным газам (He, Ne, Kr, Xe) образуется из-за облучения метеоритов космическими лучами. По составу метеориты делятся на металлические (никелистое железо), силикатные (Si, Al), сульфидные (FeS и др.) в зависимости от преобладания тех или иных элементов. Самые распространенные каменные (аэролиты) метеориты (90%). Среди каменных преобладают хондриты, для силикатной части которых характерны “хондры” – шарики диаметром в несколько миллиметров из стекла или раскристаллизованного материала. Очень редко встречаются углистые хондриты с добавлением графита, органического вещества и аминокислот. Еще реже появляются ахондриты без “хондр”, мало металлов и близкие по составу к земным изверженным породам. Считают, что хондритовые меториты возникли между Марсом и Юпитером при распаде астероидов с радиусами до 370 км. Относительная частота выпадения метеоритов разных классов по Дж. Вуду (1971) следующая: хондриты (85,7%), ахондриты (7,1), железные (5,7), железо-каменнные 1,5%. Поверхности Земли ежегодно достигает 500 метеоритов размером меньше 10 см в диаметре. На Земле известно 150 кратеров от падения метеоритов: в Северной Америке 52, Европе 36, Азии 20, Австралии 18, Африке 16, Южной Америке 8. Известен кратер от астероида диаметром 1,2 км в штате Аризона в США, образовавшийся 50 тыс лет назад. Кратеров, диаметром более 10 км насчитывается 60, меньше 10 км – 90. Для глобальной катастрофы достаточно падения метеорита диаметром 1 км с радиусом разрушения 200-300 км. При падении его в океан высокие волны затопят участки суши на низменностях. В марте 1989 г. астероид диаметром 300 м пересек орбиту в точке, где всего лишь 6 часов назад находилась Земля. Наземные службы зарегистрировали лишь после удаления его от планеты. Поэтому необходимо направлять усилия на усовершенствование сети наблюдений за небесными телами и разработку способов нейтрализации небесных тел, появляющихся в зоне притяжения Земли. жүктеу/скачать 5.81 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|