宇宙化學(xué)課件2

宇宙化學(xué)

四、行星化學(xué)（一）行星的起源及形成方式1.行星形成過(guò)程：塵粒的碰撞聚集=>星子碰撞吸積=>行星胎的形成（區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)最大的星子）=>行星胎的引力吸積（半徑達(dá)近1公里）=>不同區(qū)域內(nèi)形成不同大小、密度和成分的行星宇宙化學(xué)有關(guān)證據(jù)：（1）隕石中礦物的波狀消光，隕石中礦物的破裂及沖擊頁(yè)理。（2）水星、火星、月球表面的隕石坑。（3）行星自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軸的交角，如地球，23o27’；天王星，97o55’；金星，177o(見(jiàn)表)宇宙化學(xué)宇宙化學(xué)(二)行星大氣成分1.行星大氣成分確定的方法(1)紫外、紅外波譜分析(2)偏光性(3)質(zhì)譜分析2.行星的大氣成分特征行星大氣成分（v%）宇宙化學(xué)3.行星大氣的起源（1）行星大氣的保存及影響因素物體或粒子的逃逸速度：Vp=(2gR)1/2(g：重力加速度，R:行星半徑）大氣粒子的平均速度：Vo=(2kT/m)1/2(k:玻爾茲曼常數(shù)，1.3610-23/oC；T:K;m:粒子質(zhì)量（原子質(zhì)量單位）。宇宙化學(xué)宇宙化學(xué)（2）行星大氣的來(lái)源類地行星：次生大氣類木行星：俘獲原始星云氣體依據(jù)：a.NeArKrXe(不參與化學(xué)反應(yīng))豐度特征b.木土星富H,He的原因：質(zhì)量，溫度。宇宙化學(xué)3.行星形成方式（1）不均一的吸積說(shuō)首先吸積金屬鐵，然后吸積硅酸鹽。（2）均一的吸積說(shuō)吸積過(guò)程的物質(zhì)成分是均勻的，核、幔在后來(lái)的演化過(guò)程中形成。歐陽(yáng)自遠(yuǎn)的攝動(dòng)說(shuō)：區(qū)域均一，后不均一。宇宙化學(xué)（三）行星的化學(xué)成分特征隨與太陽(yáng)距離增加（Morgan,1980）1.Fe,Co,Ni,Cr等行星核的元素減少。2.REE,Ti,V,Th,U,Zr,Hf,Nb,Ta,W,Mo,Re,Pt增多（相對(duì)于核）。3.形成殼-幔的元素Si,Mg,Al,Ca增多。4.親銅和堿金屬元素Cu,Zn,Pb,Tl,Bi,Ga,Ge,Se,Te,As,Sb,In,Cd,Ag在1.5AU范圍內(nèi)有增多趨勢(shì)，后減少。

5.氧有向外增多趨勢(shì)，鐵的價(jià)態(tài)有Feo=>Fe2+=>Fe3+金屬核與行星半徑比值宇宙化學(xué)（四）行星演化的能源與熱歷史決定于行星質(zhì)量與化學(xué)組成行星相對(duì)半徑大小月球水星火星金星地球0.2740.380.530.9581宇宙化學(xué)五、隕石化學(xué)（一）隕石研究的意義世界共收集2700多次，南極15000余塊1.確定太陽(yáng)系的物質(zhì)組成資料2.探索生命起源3.研究行星形成演化4.防止自然災(zāi)害宇宙化學(xué)（二）隕石的分類1.石隕石（硅酸鹽，少量鐵鎳和隕硫鐵）（1）球粒隕石（5個(gè)化學(xué)群）TFe/SiO20.77

0.77

0.55

0.400.77Feo/TFe0.80

0.63

0.33

0.08

-E

H

L

LLC

頑火輝石古銅輝石紫蘇輝石橄欖輝石碳質(zhì)

宇宙化學(xué)(2)無(wú)球粒隕石a.貧鈣，（5%=<CaO=<30%）主要礦物為：頑火輝石，紫蘇輝石，橄欖石等。b.富鈣（含單斜輝石或斜長(zhǎng)石）宇宙化學(xué)2.石-鐵隕石（硅酸鹽相/Fe-Ni金屬相=80-50%）（1）橄欖-隕鐵（2）中鐵隕石（3）其它（古英鐵鎳隕石，古銅橄欖隕石）宇宙化學(xué)3.鐵隕石（主要Fe-Ni金屬及少量鐵，硫磷的化合物,按Ni含量劃分）(1)貧鎳中隕鐵隕石（Ni<6%）(2)方隕鐵（Ni~7%）(3)八面體鐵隕石（Ni~7-14%）(4)中隕鐵隕石（7-14%）(5)富鎳中隕鐵隕石（Ni>14%）宇宙化學(xué)4.鐵隕石和石鐵隕石中的微量元素隕硫鐵富Co,Cu,Zn,As,Se,Te,Hg,Ti,Pb,Bi金屬相富Os,Ir,Pt,Ru,Rh,Pd,Au,W,Mo,Re宇宙化學(xué)（三）隕石的成因1.球粒隕石的成因（1）碳質(zhì)球粒隕石星云凝聚：平衡凝聚的熔體（無(wú)引力）依據(jù)：除H,He外，成分與太陽(yáng)一致（圖）宇宙化學(xué)（2）普通球粒隕石成因：（1）太陽(yáng)強(qiáng)輻射使宇宙塵埃重熔凝聚（2）隕石、塵埃之間沖擊加熱熔融特征：失去揮發(fā)性元素宇宙化學(xué)2.無(wú)球粒隕石和鐵隕石的成因經(jīng)歷過(guò)較大星體環(huán)境和發(fā)生過(guò)熔融分異作用宇宙化學(xué)3.隕石的母體及源區(qū)(1)火星與木星之間的小行星帶數(shù)量達(dá)5021個(gè)>100km,200個(gè)；>10km,2000個(gè)宇宙化學(xué)(2)小行星的類型：C型：類似碳質(zhì)球粒隕石；S型：硅酸鹽；M型：金屬鐵為主；E型：頑火輝石為主；O型：普通球粒隕石為主；軌道上的分布：S型較C型更靠近太陽(yáng)宇宙化學(xué)（四）隕石的化學(xué)成分1碳質(zhì)球粒隕石除H,He外，與太陽(yáng)成分一致（圖）宇宙化學(xué)2.石隕石(1)頑火輝石無(wú)球粒隕石：OSiMgNaFeCaAlK(2)紫蘇輝石無(wú)球粒隕石：OSiMgFeCaAlNaK(3)橄欖石無(wú)球粒隕石：OSiMgFeAlCaNaK(4)透輝橄欖無(wú)球粒隕石：OSiFeMgAlCaNaK(5)地球的地幔：OSiMgFeCaAlNaK宇宙化學(xué)3.鐵隕石Fe(79-92%),Ni(6-18),Co(0.4-1%),C(0.1-0.2%)P(0.1-0.3%),S(0.7%)表1，2宇宙化學(xué)4.隕石中的有機(jī)質(zhì)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有氨基酸、卟啉、烷烴、芳香烴、嘌呤和嘧啶等60多種。成因：a.火花放電或紫外照射；b.太陽(yáng)星云凝聚晚期CO,H2在磁鐵礦，含水礦物的催化下合成。(五)地外物體撞擊事件對(duì)地球的影響1.撞擊=>構(gòu)造巖漿活動(dòng)、塵埃=>降溫、和生態(tài)變化=>生物滅絕（寒武-奧陶紀(jì)，泥盆-石炭紀(jì)，二疊-三疊紀(jì)，三疊-侏羅紀(jì)，白堊-第三紀(jì)）.2.元素分布的異常（如Ir,Os,Pt等）、含泥炭地層，沖擊坑及高壓礦物的形成（如斯石英等）。宇宙化學(xué)六、彗星化學(xué)太陽(yáng)系內(nèi)有約1012 ~1014個(gè)彗星1.彗星的類型（1）短周期：10~200年，多數(shù)遠(yuǎn)日點(diǎn)靠近木星（2）長(zhǎng)周期：遠(yuǎn)日點(diǎn)達(dá)50000AU宇宙化學(xué)2.彗星結(jié)構(gòu)(1)彗核：直徑0.3-4km,一般1-2km,密度：2g/cm3,成分：冰物質(zhì)+土物質(zhì)。(2)慧發(fā)：直徑104-105km，化合物基團(tuán)（OH2、C2、C3、CH、CN）;原子成分（C、H、O、S、He）；分子成分（HCN、H2O等）；離子成分（CO+、CH+、CO2+

等）。(3)彗尾：長(zhǎng)達(dá)108km,等離子彗尾的成分為CO+,CO2+,H2O+,OH+,CH+,CN+,N2+,C+,Ca+；塵埃彗尾為H、C、N、Fe、Si、Mg、Ca、Ni。宇宙化學(xué)3.彗星化學(xué)成分OCH

NSMgSiFe62.57.74.23.83.14.54.98.8宇宙化學(xué)4.彗星起源仍不明確，