Файл: Войткевич, Г. В. Происхождение и химическая эволюция Земли.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 65
Скачиваний: 0
к нему планеты, по расчетным данным, состоят в основном из газов, среди которых первое место принадлежит водо роду — наиболее распространенному элементу космоса.
Д л я понимания химической природы земного ш а р а большое значение имеет сравнение планет земной группы друг с другом и с нашей планетой в целом. Поэтому ниже мы кратко остановимся на характеристике внутренних планет и Л у н ы .
Меркурий — б л и ж а й ш а я к Солнцу планета — имеет самую высокую плотность. П о с к о л ь к у период собствен ного вращения М е р к у р и я равен периоду его обращения вокруг Солнца, то он все время повернут к Солнцу одним
полушарием. Н а освещенной |
стороне М е р к у р и я |
темпера |
|
тура достигает 625° К , а на темной поверхности, |
вероятно, |
||
всего лишь |
10—20° К . Н а |
неосвещенной поверхности |
|
большинство |
газов должно |
замерзать, а на освещенной, |
горячей стороне молекулы обычных газов должны приоб ретать тепловые скорости, превышающие скорость улету чивания с поверхности. Поэтому Меркурий практически не имеет атмосферы. Возможно, на нем есть небольшая не-
Таблпца 5 Основные свойства планет по сравнению с Землей
|
|
|
|
Средняя |
|
|
|
|
|
Средняя |
плотность |
Скорость |
Аль |
Планета |
Масса |
Радиус |
плот |
при нуле |
||
ность, |
вом дав |
убегания, |
бедо |
|||
|
|
|
г/см3 |
лении, |
км/сек |
|
|
|
|
|
г/см3 |
|
|
|
|
Внутренние планеты |
|
|
||
Луна |
0,0123 |
0,273 |
3,35 |
3,31 |
2,37 |
0,067 |
Меркурий |
0,0543 |
0,383 |
5,6.2 |
5,3 |
4,26 |
0,056 |
Венера |
0,8136 |
0,9551 |
5,09 |
4,4 |
10,3 |
0,76 |
Земля |
1,000 |
1,000 |
5,517 |
4'4 |
11,2 |
0,36 |
Марс |
0,0169 |
0,528 |
4,00 |
3,9 |
5,03 |
0,16 |
|
|
Малые планеты |
|
|
|
|
Астероиды |
< 0,00013 |
< 0,058 |
~ 3,5 |
3,5 |
|
|
(хондритовые) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Внешние |
планеты |
Юпитер |
318,35 |
10,97 |
1,35 |
Сатурн |
95,3 |
9,03 |
0,71 |
Уран |
14,54 |
3,72 |
1,56 |
Нептун |
17,2 |
3,38 |
2,47 |
Плутон |
0,033? |
0,54 |
2? |
— |
57,5 |
0,67 |
|
— |
33,1 |
0,69 |
|
— |
21,6 |
0,93 |
|
— |
|||
24,6 |
0,84 |
||
— |
— |
0,14 |
37
устойчивая аргоновая |
атмосфера к а к |
продукт |
распада! |
|
радиоактивного К і 0 |
, |
сосредоточенного |
в твердом теле ; |
|
планеты. |
|
|
|
|
Венера по размерам и плотности наиболее |
п р и б л и |
|||
жается к нашей |
Земле. Обладает наиболее |
мощной,. |
плотной и теплой атмосферой из всех планет земной группы . По данным советских межпланетных станций «Венера-4, 5, б, 7», атмосфера планеты на 93—97% со стоит из СОо. Обнаружено присутствие 0 2 , - N 2 , Н 2 0 . Тем--
пература атмосферы у поверхности достигает 747 +20° К , |
|
давление 90 атм. Обилие С 0 2 |
можно объяснитьпроцессом |
р а з л о ж е н и я карбонатов при |
высоких температурах со |
гласно |
уравнению |
C a C 0 3 |
- f S i O , 5± CaSi0 3 + C 0 2 , |
которое сдвигается вправо. Подобным нееобразом пропев-
ходит |
разложение и |
других карбонатов |
с образованием; |
||||||
С 0 2 . |
Свободный |
кислород |
на |
Венере образуется |
в |
ре-, |
|||
зультате |
р а з л о ж е н и я |
Н 2 0 |
под |
действием |
солнечной |
ра |
|||
диации. |
Д р у г о й |
продукт р а з л о ж е н и я — водород — |
легко, |
||||||
теряется |
верхними слоями атмосферы. Это приводит к. мед-- |
ленной вековой потере воды, и Венера1 медленно высы хает. П р и высоких температурах поверхности п р а к т и чески вся вода на Венере находится в атмосфере в паро
образном состоянии. Наличие светлого водяного |
п а р а |
|||||
определяет |
высокую отражательную |
способность |
п л а |
|||
неты — 76% |
падающего |
на |
нее солнечного света. |
|
||
Земля является самой крупной из всех внутренних |
||||||
планет. В то же время она имеет наиболее крупного |
спут |
|||||
ника — Л у н у , |
которая |
по |
массе составляет Ѵ 8 1 |
часть |
||
массы Земли. |
По своему |
составу |
азотно-кислородная |
атмосфера Земли резко отличается от атмосфер других планет и является продуктом жизни . Б о л ь ш а я часть атмосферного аргона Земли имеет радиоактивное проис
хождение |
от распада К 4 |
0 в |
земной коре . |
|
Л у н а |
представляет |
. собой твердое |
тело, лишенное |
|
атмосферы |
и состоящее |
из |
силикатного |
материала. Н е |
вооруженным глазом у ж е давно на поверхности нашего спутника были замечены темные и светлые участки. Б о л ь шие темные области на поверхности Л у н ы еще первыми исследователями, использовавшими телескоп, были на званы морями (рис. 9). Н о мы теперь знаем, что на Л у н е
38
С е nop
I
Юг
P H с. 9. Карта Луны с указанием мест посадок автоматических станций
«Луна-16», «Луна-20» (Л-IG, Л-20) п кораблей «Аполлон» — 11, 12, 14, 15 (А-11, А-12, А-14, А-15)
отсутствует вода и так называемые моря представляют собой сухие, относительно плоские равнинные области
более темного оттенка, чем остальная |
поверхность. |
||
С помощью телескопа на лунной поверхности можно |
|||
наблюдать рубцы и я м ы горных цепей |
и кратеров . Осо |
||
бенно много кратеров . Самые |
большие |
из них |
названы |
в честь выдающихся деятелей |
н а у к и и |
к у л ь т у р ы |
— кра |
теры Тихо, Коперник, Кеплер, Аристарх, Эратосфен, Платон и др. Самый крупный кратер — Гримальди диа метром свыше 200 км. Кольцеобразные валы кратеров часто имеют высоту порядка 6 км.
39
Поверхность |
Л у н ы |
сложена |
темным материалом. |
||
Об этом |
свидетельствует |
м а л а я |
отражательная |
способ |
|
ность лунной поверхности. Л у н а |
отражает только |
7 % па |
|||
дающих на ее поверхность солнечных лучей |
видимой |
||||
части спектра. В то же время от поверхности |
нашего |
||||
спутника |
красный |
свет отражается более эффективно, чем |
синий или фиолетовый. Это придает лунному свету оран жевые тона. Самые светлые области похожи на белый песок, самые серые — на темные сланцы. По свидетель ству американского космонавта Н . Армстронга, побы вавшего на Луне, «в общем, исследованный нами район по освещенности может сравниться с пустыней, а его цвет напоминает цвет сухого цемента и л и песчаного п л я ж а . П р и выходе из кабины мы неожиданно обнаружили, что обломки пород и частицы лунного грунта имеют темно-
серый И Л И |
угольно-серый цвет». |
Изучение |
орбит искусственных спутников Л у н ы по |
казало, что под поверхностью лунных морей находятся концентрации тяжелого вещества, которые получили на звание масконов. Одна из самых больших гравитационных аномалий лунного шара — в области моря Дождей, Первые исследования лунных пород позволили выде лить среди них четыре типа: пузырчатые со стекловид ными пузырьками (тип А), полиокристаллические (тип Б), лунные брекчии — сцементированные породы, обломки кристаллического материала (тип С) и россыпи тонкого материала ( т и п / ) ) , составляющего лунный грунт (реголит). Элементарный и минералогический состав этих типов
пород очень сходный.
Данные о химическом составе лунных пород получены из разных районов: из районов морей (Спокойствия, Океана Б у р ь и Изобилия); из горных районов с кольце выми структурами (места посадок «Аполлона-14» й автоматической станции «Луна-20»). Данные о хими ческом составе лунных пород и земных базальтов пред ставлены в табл. 6.
Изучение состава лунных пород, собранных преиму щественно из районов морей, показывает, что по соот ношению основных компонентов он больше всего согла суется с составом полевошпатовых ахондритов — эвкри - тов. Наиболее вероятным источником вещества Л у н ы могли быть хондриты с повышенным содержанием сили катного железа и не имеющие металлической фазы.
40
Таблица О Состав лунных пород
|
«Апол |
«Апол- |
«Луна-16» |
«Апол- |
«Луна-20» |
|
||
|
лон-1 1» |
лон-14» |
Базальты |
|||||
Окисел |
Район |
лок-12» |
Район |
Район |
Краепая |
|||
Моря |
Район |
Моря |
кратера |
область |
|
Тихого |
||
|
Спокой |
Океана |
Изобилия |
Фра- |
Моря |
|
океана |
|
|
ствия |
Бурь |
|
Мауро |
Изобилия |
|
||
SiO; |
42,10 |
|
45,88 |
41,7 |
48,3 |
44/. |
|
50,29 |
ТіО, |
7,83 |
|
2,87 |
3,39 |
1,88 |
0,56 |
|
3,03 |
А 1 А |
13,71 |
|
12,91 |
15,33 |
17,13 |
22,9 |
|
12,92 |
FeO |
15,75 |
|
15,47 |
16,64 |
10,06 |
7,03 |
|
9,77 |
MgO |
7,90 |
|
10,38 |
8,78 |
9,37 |
9,70 |
|
8,07 |
CaO |
12,00 |
|
10,11 |
12,49 |
10,53 |
13,3 |
|
10,84 |
Na,0 |
0,45 |
|
0,43 |
0,34 |
0,66 |
0.55 |
|
2,26 |
K a O |
0,14 |
|
0,22 |
0,10 |
0,57 |
0,10 |
|
0,46 |
MnO |
0,21 |
|
0,22 |
0,21 |
0,13 |
0,12 |
|
0,14 |
P A |
0,13 |
|
0,29 |
0,05 |
0,50 |
0,14 |
|
0,36 |
Сгг 03 |
0,29 |
|
0,42 |
0,28 |
0,18 |
|
|
|
s |
— |
|
. — |
— |
— |
0,08 |
|
— |
По |
сравнению |
|
с земной корой и наиболее |
близкими |
||||
к лунным породам |
базальтами в исследованных |
породах |
||||||
Л у н ы обнаружено |
гораздо больше железа, титана, |
цирко |
||||||
ния, редких земель и |
других |
химических |
элементов. |
|||||
Элементы с повышенным |
содержанием в лунных |
породах |
обладают некоторыми общими геохимическими свойствами. Отдельные ряды элементов в больших периодах таб лицы Д . И. Менделеева образуют так называемые геохи мические семейства и находятся по соседству друг с дру гом. Геохимические семейства объединяют элементы с общими химическими и геохимическими свойствами, опре деляемыми близким характером внешней электронной обо
лочки |
их атомов. А. Е . Ферсман выделял пять геохими |
||
ческих |
семейств: |
|
|
Семейство железа |
(Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) |
||
Семейство молибдена |
(Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd) |
||
Семейство |
редких зе |
|
|
мель, или лаитаиидов |
(Се, Рг, Nd . . . Lu) |
||
Семейство |
рения |
(Hï, Та, W, Re, Os, Іг, Pt) |
|
Семейство |
актиноидов |
(Ac, Th, Pa, U) |
Из перечисленных семейств наиболее близкими свой ствами будут характеризоваться элементы группы же -