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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 -