Автор Тема: О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи  (Прочитано 125867 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793

Ковыкты нецелесообразна до 2015г.

Разработка Ковыктинского месторождения, содержащего стратегические запасы гелия, нецелесообразна, по крайней мере, до 2015 года. Об этом заявил сегодня в Иркутске на экономической конференции зампред правления ОАО "Газпром" Александр Ананенков.
Газпром: Разработка Ковыкты нецелесообразна до 2015г.

По его словам, для хранения гелия с Ковыктинского месторождения пока не готовы необходимые технические решения. Так, Александр Ананенков отметил, что у нынешнего владельца лицензии (лицензией владеет ОАО "РУСИА >Петролеум", контролируемая ТНК-ВР) на это месторождение пока нет обоснования инвестиций по хранению и использованию гелия, а также нет технологической схемы разработки и использования Ковыктинского месторождения. Без этого невозможно перейти к промышленному освоению Ковыкты, считает представитель Газпрома.

"Даже если эти документы будут разработаны и согласованы недропользователем с соответствующими министерствами и ведомствами - для реализации планов необходимо построить хранилища для гелия, а также заводы для переработки, - считает А. Аннанеков, - а на это понадобится не менее 5 лет".

Он отметил, что тема ценных компонентов газа становится наиболее актуальной в связи с началом строительства нефтепроводной системы Восточная Сибирь - Тихий океан. А.Ананенков пояснил, что основные нефтегазоконденсатные месторождения Восточной Сибири и Якутии, являющиеся сырьевой базой для заполнения трубы, содержат попутный нефтяной газ, свободный газ "газовых шапок", гелий, конденсат, которые должны быть эффективно использованы.

По мнению Александра Ананенкова, это и является одной из проблем, которые сдерживают начало полномасштабной добычи природного газа Иркутского, Красноярского и Якутского центров. Необходима комплексное извлечение и переработка всех природных компонентов. В ходе выделения этих компонентов и их переработки должны выпускаться продукты с высокой добавленной стоимостью. Основная задача - не просто извлечение газа и отправка его на экспорт, а организация на Востоке страны комплекса газохимических предприятий и экспорт продукции с высокой степенью переработки.

Однако исполнительный директор компании ТНК-ВР Виктор Вексельберг заявил, что промышленная разработка Ковыкты "может быть начата уже сегодня". В. Вексельберг подчеркнул, что проблемы освоения этого месторождения в отсутствии позиции по нему у тех, от кого это зависит - Минпромэнерго, которое откладывает рассмотрение программы освоения газовых месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока. Он также отметил, что объем инвестиций в Ковыктинское газоконденсатное месторождение в Иркутской области в течение 5 лет может составить около 18 млрд долл.

Напомним, гелиевая проблема, по мнению Газпрома, является основным препятствием для скорейшего начала освоения Ковыктинского газоконденсатного месторождения. А. Ананенков ранее уже заявлял о том, что полномасштабное освоение Ковыкты нельзя начинать, пока не будет решен вопрос хранения и использования стратегического гелия.

4 апреля на "круглом столе" в Москве замгендиректора "РУСИА Петролеум" Андрей Довгань назвал гелиевую проблему надуманной и заявил, что компания не считает необходимым консервировать из-за нее месторождения Восточной Сибири и Якутии. Тем не менее, из-за нерешенности проблем с гелием, разработка Ковыкты до сих пор не начата.

Подробнее на РБК:
https://www.rbc.ru/economics/07/04/2006/5703c2d29a7947dde8e0a61c

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793

Р.П. Готтих, 200:
«Обычно микроэлементы разделяют на группы с близкими геохимическими свойствами, что предопределяет то или иное их поведение в геологических процессах. По соотношению валентность - ионный радиус элементы примеси можно разделить на транзитные (V, Cr, Mn, Fe, Co, Vi, Cu, Zn), крупноионные (Cs, Rb, Ba, Sr, Pb), высокозарядные (Ti, Sc, Zr, Nb, Ta, Hf, Y, Th, U), a благородные (Au, Ag). Высоколетучие халькофильные элементы (Ge, Ga, As, Se, Cd, Sb, Te, Re, Hg. TI, Bi) также составляют обособленную группу» [Р.П. Готтих и др.]. Показано, что как твердые битумы, так и мальта, рассеянные в осадочных породах, прорванных кимберлитами, имеют мантийные соотношения изотопов неодима, сходные с аналогичными соотношениями в кимберлитах. Эти данные доказывали перспективность использования изотопной геохимии тяжелых элементов для диагностики источника вещества во флюидных, в том числе восстановленных, системах. Вопрос об источнике вещества в битумах нефтегазоконденсатных месторождений остался, при этом, открыт. Последующие исследования изотопного состава неодима и стронция, выполненные по нафтидам других регионов несколько приблизили к пониманию некоторых геохимических аспектов в области нефтяной геологии. По крайней мере, было показано, что генетически нефть месторождения Белый Тигр не имеет никакого отношения к органическому веществу примыкающих осадочных толщ и вмещающим гранодиоритам, что широко обсуждалось (и обсуждается) в научной литературе. Авторы [Готтих Р.П., Писоцкий Б.И. и др., 2012], приходят к выводам:
- нефти всех нефтегазоносных провинций обогащены по отношению к кларку для верхней коры элементами, присущими фумарольным газам вулканов: Hg, As, Sb, Se, Te, Cd, Ag, Au; выборочно: Re, Ni, Cr, Pb, Bi;
- во всех пробах нефти присутствуют элементы платиновой группы, что отличает нефти от верхнекоровых комплексов и пород осадочного чехла;
- в выделенных с изотопным разбавлением из нефти платиноидах, нормализованный на хондрит спектр сходен со спектром платиноносных руд гипербазитов;
- нефти провинций отличаются как по набору ряда элементов на диаграммах: четные-нечетные, так и по некоторым индикаторным отношениям: Ru/Ir, Ti/Y, Zr/Nb, Nb/Ta, Th/Yb;
- хондритнормализованные спектры лантанидов нефти, в большинстве своем, характеризуются ярко выраженной положительной аномалией по европию, что отличает их от аналогичных спектров органического вещества, пластовых (захороненных) вод, осадочных и кислых магматических и метаморфических пород фундамента. Угол наклона в нормализованных спектрах лантаноидов нефти (La/ Yb)N определяется, судя по всему, как щелочностью источника, так и величиной флюидного давления;
- битумы, рассеянные в осадочных породах нефтегазоносных провинций по своим геохимическим особенностям не «вписываются» в разработанную классификацию нафтидов Успенского-Радченко и не могут, в значительно своей части, являться продуктами преобразований нефти. Разница в уровне накопления ряда элементов между битумами и нефтью достигает 4-5 порядков;
- различие в уровнях накопления ряда микроэлементов в планктоне и битумоидах из ОВ нефтематеринских пород (микронефти) может достигать двух порядков. Кларка для данных образований не существует, а содержание микроэлементов в ОВ определяется геохимическими условиями бассейна седиментации. Уровень концентрирования «биофильных» элементов в органических веществах, развивающихся в областях влияния глубинных флюидов, также существенно превышает уровень их накопления в ОВ на удалении от источников (от 510 раз до двух и более порядков);
- изотопные составы продуктов трансформации магматогенных флюидов (битумов) при инверсии редокс-потенциала, в ряде случаев соответствуют источникам расплавов, а не предполагаемым биогенным контаминантам, что позволяет использовать изотопию тяжелых элементов в области нефтяной геологии;
- в битумоидах из ОВ доманикового горизонта ЮТС идентифицирована мантийная компонента, соответствующая резервуару DM. Модельный возраст источника отвечает возрасту проявления в регионе среднедевонского этапа магматизма;
- изотопные составы нефти не отвечают изотопным составам пород осадочного чехла и битумоидам ОВ. Возможным источником вещества для нефтеобразующих флюидов могут быть области EM, образовавшиеся, в том числе, и в результате палеосубдукционных процессов» [Р.П. Готтих и др., 2000].
Исследования А. Портнова, 1999

«Кимберлитовые трубки "прокалывают" именно мощную 40-километровую земную кору платформ, а не гораздо более тонкую 10-километровую кору океанического дна или переходной зоны - на границе континентов с океанами, там, где на глубинных разломах расположились сотни дымящихся вулканов и лава свободно изливается на поверхность».
Обширный аналитический и экспериментальный материал позволил построить новую модель образования кимберлитовых трубок и алмазов. Она объясняет многие геологические загадки, связанные с этими сверхглубинными образованиями. В основе модели - обширная информация о газовом, преимущественно водородно-метановом "выдохе" мантии, а возможно, и ядра Земли.
Кимберлитовые трубки - это следы "прокола" литосферы огромными газовыми пузырями, поднимающимися из мантии.
Такой пузырь, стремящийся вырваться на поверхность Земли, пробивает себе тонкий. "Игольный" выход сквозь твердые кристаллические породы фундамента платформы, а уже затем в мягких осадочных породах формируется расширение - "бокал". Глубинный газ раздвигает их страшным давлением в десятки тысяч атмосфер, передающимся из мантии в верхнюю часть земной коры. Приуроченность кимберлитов именно к платформам объясняется тем, что они почти газонепроницаемы. Поэтому под ними скапливаются рассеянные в породах мельчайшие пузырьки газа, которые соединяются в крупные пузыри водородно-метанового состава. При определенном критическом объеме такой пузырь начинает постепенно "всплывать", то есть внедряться в структуру платформы и подниматься к поверхности планеты. Платформы похожи на блюдца, плавающие в аквариуме, со дна которого поднимаются пузырьки воздуха. Пузырьки обтекают "блюдце", но часть газа скапливается под его дном. Газ поднимается из мантии, об этом свидетельствует тот факт, что гелий здесь резко обогащен легким глубинным изотопом гелия. Но в подземных газах платформ такого гелия в тысячу раз меньше, чем в газах вулканов. Следовательно, платформы - плотная "заглушка" для газов мантии. В большие пузыри рассеянный мантийный газ собирается из-за мощного воздействия так называемых горячих точек (об их существовании геологи узнали сравнительно недавно). Когда под платформами сформируются крупные газовые пузыри, в силу вступает закон Архимеда. Плотность газовой смеси (водород-метан) даже при давлении мантии будет меньше плотности воды. А вот плотность самой мантии превышает плотность воды более чем в три раза. Значит, подъемная сила пузыря объемом в 1 кубический километр составит 2,5 миллиарда тонн! И к тому же этот газ раскален до 600-8000 С. Тот факт, что кимберлитовые трубки на глубине сужены в тонкую ножку, говорит о том, что вся огромная подъемная сила газа была приложена к очень малой площади. При этом десятки километров горных пород были словно проколоты гигантской иглой. Так образовался тонкий канал длиной 100-150 километров. Газовый пузырь выжимался по нему вверх, пока не внедрился в мягкие породы осадочного чехла платформы. Всплывая вверх, газовый пузырь создает в своей хвостовой части зону низкого давления. Перекристаллизованные под действием газа мантийные породы дробятся и устремляются в эту зону, с тонкой пробкой. Газ тащит за собой породы мантии (флюиды). В бесчисленных учебниках приведены диаграммы равновесия алмаз-графит и написано, что алмаз возникает из графита. Но почему-то никто не задался вопросом: откуда же в мантии графит?. Ведь он там нестабилен, и его называют "запрещенным" минералом для условий мантии. Иное дело карбиды. Они здесь устойчивы: карбиды железа, фосфора, кремния, азота, водорода.
Карбид водорода - это газ, обычный метан, он подвижен и легко концентрируется в глубинном флюиде. В свое время геологи не придали значения замечательному открытию советского физика Б. Дерягина, который еще в 1969 году синтезировал алмаз из метана и, что очень важно, при давлении даже ниже атмосферного. Это открытие уже тогда должно было бы в корне изменить существовавшие представления об алмазе как о минерале, кристаллизующемся обязательно из расплавов и при высоких давлениях. Данные Б. Дерягина позволили мне рассмотреть возможность кристаллизации алмаза из флюида, газовой смеси в системе С-Н-О.
Оказывается, что в таком флюиде кислород при сверхвысоком давлении мантии теряет свои окислительные свойства и не окисляет даже водород. Но при подъеме газа вверх, при образовании кимберлитовой трубки, давление падает. Достаточно уменьшить давление в 10 раз - от 50 до 5 килобар, чтобы активность кислорода возросла в миллион раз. И тогда он мгновенно соединяется с водородом и метаном. Проще говоря, газ самовоспламеняется - в подземной трубе вспыхивает яростный огонь.
Последствия такого подземного "пожара" зависят от соотношения углерода, водорода и кислорода во флюиде. Если кислорода не слишком много, он вырвет из молекулы метана (СН4) лишь водород. Возникшие при этом пары воды будут поглощены минеральной пылью и образуют серпентинит - характернейший минерал кимберлитов. Углерод, оставшись "одиноким", при давлении в тысячи атмосфер и температуре около 10000 С замкнется ненасыщенными валентными связями "сам на себя" и образует гигантскую молекулу чистого углерода - алмаз! На практике такая благоприятная комбинация компонентов в газовой смеси встречается редко: лишь пять процентов кимберлитовых трубок бывают алмазоносными. Чаще случается так, что кислорода или слишком много для образования алмаза, или недостаточно. В первом случае углерод сгорит и превратится в газы - оксиды: СО или СО2. Тогда возникают безрудные кимберлиты. Они отличаются повышенной магнитностью, потому что в них появился оксид железа - магнетит. Кислорода было много, и он "вырвал" железо из состава силикатов. При дефиците кислорода или метана возникнут лишь пары воды, и они будут поглощены серпентинитом. Выходит, что алмаз возникает как продукт самопроизвольного подземного горения углеродистого флюида. Горение метана увеличивает активность кислорода и отражается на изотопном составе углерода и азота, входящих в состав алмазов, поскольку в окислительной среде концентрируются тяжелые изотопы. Растущие кристаллы алмаза захватывают из газа многочисленные включения пыли - мельчайшие зерна минералов окружающих пород. Возраст этих минеральных включений иногда совпадает с геологическим возрастом кимберлитовых трубок, но чаще включения оказываются гораздо более древними. Так, например, в алмазах знаменитой трубки "Кимберли" (Южная Африка), внедрившейся в окружающие породы 85 миллионов лет назад, возраст включений гранатов-пиропов (определен самарий-неодимиевым методом) - 3200 миллионов лет. В якутской трубке "Удачная", прорвавшей окружающие ее породы 425 миллионов лет назад, возраст включений минерала клинопироксена (определен калий-аргоновым методом) - 1149 миллионов лет. По таким данным геологи обычно делают вывод, что алмазы кристаллизовались в мантии, может быть, миллиарды лет назад, а затем взрывом их выбросило к поверхности Земли. По моему мнению, включения в алмазах были захвачены растущими кристаллами из "пыли" окружающего их газового потока. В последние годы тонкие методы анализа позволили выявить среди включений в алмазах самородные металлы - железо, никель, хром, серебро, а также сульфиды никеля и железа. Как они попали в алмазы ? По моему мнению, все эти металлы восстановлены из минералов глубинных пород - силикатов с повышенным содержанием железа, никеля, серебра и оксидов с высоким содержанием хрома - такими мощными восстановителями, как водород и СО, а глубинный сероводород превратил некоторые из этих металлов в сульфиды.
Алмазная "броня" сохранила эту неустойчивую сульфидно-металлическую пыль в кристаллах. Загадкой для геологов длительное время оставались резкие "сухие" контакты кимберлитовых трубок с окружающими породами. Геологи знают, что вокруг массивов магматических пород всех типов возникают мощные зоны контактовых изменений за счет перекристаллизации и изменения вмещающих пород. А вот на контакте с кимберлитами изменения осадочных пород ничтожны. Оказывается, изменения есть, и очень значительные, но они носят необычный характер. Вокруг трубок возникают мощнейшие - до полукилометра - ореолы концентрации мелких зерен люминесцирующих минералов. Содержание зерен апатита и циркона - минералов, ярко светящихся в ультрафиолетовых лучах, в десятки и даже сотни раз здесь увеличивается. Причем апатит светится не обычным желтым, а голубоватым светом, что характерно именно для апатита кимберлитов. Эти люминесцентные ореолы объясняются мощной "продувкой" окружающих пород глубинным мантийным газом с восстановительными свойствами и такими характерными элементами кимберлитов, как европий, церий, цирконий.
Рождение алмазов не где-то в неведомых "каменных пещерах", как думали раньше, а в самих кимберлитовых трубках, в процессе их формирования, объясняет почти идеальную сохранность алмазных кристаллов, которые находят рядом с кимберлитовой галькой, состоящей из окатанных, оббитых и лишенных граней глубинных минералов, действительно извлеченных из мантии.
На кристаллизацию алмазов из газа указывает также постоянное присутствие в них азота, а иногда - бора. В силикатном расплаве мантии практически нет ни азота, ни бора, но во флюиде эти элементы концентрируются, поскольку образуют газообразные соединения с водородом. В какие-то времена во флюиде, видимо, накапливался и радон. Именно радон, сильнейший альфа-излучатель, мог создать загадочные, необычайно красивые зеленые алмазы. Их окраска, безусловно, связана с воздействием альфа-частиц. Мантийный газ "зависал" в верхних слоях земной коры, поэтому никому из геологов не посчастливилось найти вулкан посреди платформы, разбрасывающий вокруг себя кристаллы алмазов. Найденные кимберлитовые трубки вскрываются лишь процессами эрозии. Для разведчика это означает, что существует множество "слепых" кимберлитовых трубок, не выходящих на поверхность. Об их присутствии можно узнать по обнаруженным локальным магнитным аномалиям, верхняя кромка которых располагается на глубине в сотни, а если повезет - то в десятки метров» [5,7,20].

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793

«Гранаты подразделяются на три группы:
1. С невысоким содержанием магния (18,9 мас.% МgО), повышенным железа (8,7 мас.% FеО) и невысоким кальция (3,3 мас.% СаО).
2. С высоким содержанием магния (22,2-22,5 мас.% Мg0), более низким железа (6,9-5,2 мас.% FеО) и более высоким кальция (3,6-4,5 мас.% СаО).
3. С промежуточными содержаниями магния (20,6-22,4 мас.% Мg0), железа (4,9-6,8 мас.% FеО) и повышенным кальция (5,5-5,6 мас.% СаО).
Гранаты с углеводородными включениями по химическому составу близки к гранатам нодулей вебстеритов и лерцолитов, а также к гранатам из включений в алмазе из трубки Мир (Соболев, 1974). Низкая железистость гранатов с углеводородными включениями (f < 10%) сближает их с гранатами из включений в алмаз, а низкое содержание Fе3+ свидетельствует о восстановительной среде кристаллизации.
Гранаты имеют гроссуляр (1,3-13,0) - альмандин (7,0-18,5) - пироповый (71,6-80,0) состав и содержат многочисленные углеводородные включения с максимальным размером до 200 мкм.
Среди включений широко развиты первичные полифазные включения органического вещества, люминесцирующие при облучении монохроматическим светом с λО=488 нм (спектры люминесценции получены Е.В. Гусевой на спектрометре ДФС-24 с аргоновым лазером). Один из полученных спектров сходен со спектром нефти месторождения Н. Сартыш: максимум его люминесценции находится в области 530,5 нм.
По фазовому составу среди органических включений выделяются:
1. Газовая фаза (5-30%)+ желто-бурая углеводородная жидкость (70-95%)+бесцветные органические фазы (менее 1%). При нагреве в сингенетичной группе включений <газовая> фаза растворяется в желтой жидкости при 320 и 3080 С, твердая фаза медленно растворяется в жидкости. Полной гомогенизации включений достичь не удается, при температурах около 3500 С они вскрываются.
2. Один или несколько <газовых> пузырьков (до 70%)+желто-бурая жидкость. Пузырек <газа> часто располагается в пределах вакуоли, не касаясь стенок последней, иногда деформирован, что свидетельствует о большой вязкости желто-бурой жидкости.
В гранатах с флюидными включениями широко развиты взорвавшиеся включения, свидетельствующие о спаде давления при выносе гранатов со значительных глубин. Среди минералов, включенных в гранат, определены: рутил (0,8 и 0,7 мас.% FеО, 0,5-0,6 мас.% Сг203), доломит (3,6 мас.% FеО ), практически чистый диопсид (0,1 мас.% Сг2O3, 1,2 мас.% Na2О, Са/Са+Мg=48,5%) и оливин с повышенным содержанием никеля.
Оливин характеризуется очень низким содержанием железа (5,2 мас.% FeO) и необычно высоким содержанием никеля (3,1 мас.% NiO). Обычно в оливинах из включений в алмазе примесь никеля не превышает 0,4 мас.% NiO» (Гаранин и др., 1991).
«В гранатах установлены закономерно ориентированные включения диопсида, возникновение которых связывается нами с распадом высокобарного твердого раствора пироп-диопсид. В углеводородных включениях в гранате содержатся полициклические ароматические углеводороды, ПАУ, сходные с другими данными по ПАУ в гранатах, но отличающиеся более низким содержанием. В веществе, экстрагированном хлороформом с последующим испарением растворителя, методом ИК-спектроскопии на приборе IR-435 фирмы <Шимадзу> (Япония) обнаружены полосы поглощения:  СН2- и СН3-групп, цепочки (СН2) n-групп, полосы сложноэфирной группировки и карбоновое поглощение. д.г-м.н. Гаранин В.К.».
По Бородину Ю.В. и Хамидуллаеву Н.Ф., «большинство алмазоносных проявлений в Средней Азии связывается с лампроитами, то-есть с ультра-калиевыми (окислы калия-2-6%), базальтоидными породами, содержащими высокие концентрации окислов магния - 6-24%, титана-2-5%, фосфор- 1,5-4,0%.» Лампроиты практически не отличаются от кимберлитов, по всем параметрам, в том числе и по содержанию алмазов» (В.А. Милашев 1988)» [21].

Металлогения зеленокаменных поясов различных генетических типов и их металлогения. «Важнейшими рудоносными структурами раннего докембрия, играющими ведущую роль в добыче многих видов минерального сырья, являются зеленокаменные пояса. К ним приурочены протяженные металлогенические зоны с крупными рудными узлами, в которых сосредоточены уникальные месторождения железистых кварцитов, золота, медно-никелевых и колчеданных руд, значительные запасы редких металлов, хромитов, титана, марганца и других полезных ископаемых. Зеленокаменные пояса периодически зарождались на протяжении всего раннего докембрия (более 2 млрд. лет), в течение которого сменилось несколько поколений этих структур и произошла их закономерная, направленная эволюция (морфологическая, структурно-вещественная, геохимическая, металлогеническая), связанная с эволюцией земной коры и мантии. Большинство зеленокаменных поясов характеризуется значительным сходством вулканических и осадочных литофаций, условий метаморфизма, интрузивных образований и деформаций.Эти общие черты важны для выделения зеленокаменных поясов в качестве специфических структур раннего докембрия. Однако при изучении генезиса и металлогенической специализации поясов решающее значение приобретают различия в их строении и составе структурно-вещественных комплексов. Имеющиеся данные свидетельствуют о существовании таких различий как между структурами разного возраста, так и между отдельными регионами, о разнообразии геологического строения и условий формирования зеленокаменных поясов. Таким образом, все многообразие строения и развития зеленокаменных поясов не может быть объяснено в рамках единой модели и сведено к одному генетическому типу. Зеленокаменные пояса характеризуются широким спектром рудных формаций, возникавших в определенных геодинамических обстановках на разных стадиях развития, в связи с конкретными структурно-формационными комплексами. Различные комбинации осадочных, магматических, тектонических и метаморфических процессов определяют специфику и разнообразие месторождений, обнаруживающих отчетливую хронологическую изменчивость. С течением времени в процессы концентрирования (образования месторождений) вовлекались новые рудные элементы, усложнялся состав руд, появлялись новые типы месторождений, возрастала роль корового источника полезных компонентов. Основными факторами, обусловившими металлогенические особенности зеленокаменных поясов разных генетических типов, их металлогеническую специализацию и продуктивность являются:
- геодинамические режимы формирования структур, определившие их геологическое строение и развитие, формационный состав, интенсивность тектонических деформаций, магматизма и метаморфизма;
- тепловой режим и степень деплетированности мантии, влиявшие на металлогеническую специализацию исходных мантийных магм;
- состав и мощность земной коры (океанической и континентальной), определявшие особенности фракционирования рудных компонентов;
- длительность функционирования зон спрединга и субдукции («конвеерного механизма» поставки рудных и флюидных компонентов), способствовавших накоплению рудных элементов в зеленокаменных поясах.
Формирование зеленокаменных поясов 3,9-3,3 млрд. лет, происходило на коре базитового состава в режиме плюм-тектоники и привело к образованию протоконтинентов – гранит-зеленокаменных областей и первичному накоплению в зеленокаменных толщах рудных концентраций, коррелировавшихся с мантийными. Источником рудных компонентов служила недеплетированная или слабо деплетированная мантия. Пояса этого типа отличаются низкой продуктивностью и рассредоточенным оруденением.
Большая часть рудных проявлений (медно-никелевых, колчеданных, медно-молибденовых и др.) не имеет практического значения или относится к категории экзотических (месторождения изумрудов Каапваальского кратона), а металлогеническую специализацию и перспективность зеленокаменных поясов определяют в основном месторождения железистых кварцитов, золота и барита.
Наиболее интенсивным и экстенсивным эндогенным оруденением характеризуются зеленокаменные пояса пермобильного типа (3,3 – 2,6 млрд. лет) - зоны океанического спрединга и субдукции океанической коры у окраин протоконтинентов. Основным источником рудных компонентов оставалась мантия при подчиненном значении первичнокорового источника. Слабая деплетированность позднеархейской мантии, мощная океаническая кора, обогащенная рудообразующими компонентами и длительная ее субдукция обеспечили высокую рудоносность поясов пермобильного типа, а возросшая мощность континентальной литосферы способствовала дифференциации магматических расплавов в промежуточных очагах, фракционированию, ремобилизации и концентрации рудных элементов. Металлогенические особенности поясов этого типа определяются в первую очередь приуроченностью к ним крупных и уникальных месторождений золота, железистых кварцитов, сульфидных медно-никелевых и колчеданных руд, группирующиеся в крупные рудные узлы, зоны, пояса. Важное промышленное значение могут иметь также месторождения хромитов, марганца, редких металлов, изумрудов, высокоглиноземистого сырья, талька, магнезита, асбеста и др.
Зеленокаменные пояса (2,6-1,6 млрд. лет) отличаются наиболее разнообразной рудной минерализацией и присутствием полигенных и полихронных месторождений с комплексным составом руд - коллизионные интракратонные (полного и неполного циклов развития) и аккреционные окраинные структуры, металлогения которых имеет свои особенности.
Источник рудных компонентов на разных стадиях развития поясов имел мантийное, нижне- и верхнекоровое происхождение. Более деплетированная раннепротерозойская мантия и меньшая степень ее плавления, меньшая продолжительность спрединга и субдукции обусловили меньшее поступление рудных компонентов из мантии, а интенсивные деформации, гранитоидный магматизм, метаморфизм и экзогенные процессы способствовали ремобилизации и переотложению внутрикоровых их концентраций. Важное значение имеют месторождения железистых кварцитов, комплексных благороднометальных и сульфидных медно-никелевых руд с минералами платиновой группы, весь набор колчеданных месторождений, часто с Au и Ag, меньшее – золоторудные, шунгитовые, порфировые медно-молибденовые, хромитовые, титаномагнетитовые, марганцевые, вольфрамовые и редкометальные месторождения.
Наиболее продуктивными являются интракратонные структуры бассейнового типа (с неполным циклом развития), в которых локализованы уникальные по запасам железорудные месторождения железо-кремнисто-сланцевой формации, крупные месторождения шунгита, комплексные золото-платиноидные и благороднометально-уран-ванадий-редкометальные месторождения в черносланцевых толщах.
Набор промышленно важных ископаемых в коллизионных структурах полного цикла развития достаточно разнообразен, но главная роль принадлежит сульфидным медно-никелевым с платиноидами месторождениям и сопутствующему титаномагнетитовому и хромитовому оруденению.
Аккреционные пояса окраинного типа характеризуются в основном колчеданной, золоторудной и железомарганцевой специализацией.
Таким образом, тип зеленокаменных поясов определяет возможность образования в них определенного набора месторождений. Реализация этой возможности зависит от индивидуальных особенностей строения и развития структур.
Реальная рудоносность и вероятность выявления месторождений зависит от степени сохранности рудных концентраций в процессе их последующих преобразований – метаморфизма, тектонических деформаций, денудации. (по материалам Всероссийской конференции Петрозаводск, 11–13 ноября 2009) В.Я., Корсаков А.К. Геодинамические обстановки формирования зеленокаменных поясов. М.: МГГРУ, 2003. 186 с)

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793

Геохимические особенности поведения золота в природных рудообразующих системах

В геологии, особенно при решении проблем рудообразования, отсутствуют однозначные понятия видения процесса. С.Т. Бадалов (2005)
Распределение золота в земной коре составляет  0,004 г/т. Золото относится к числу элементов — моноизотопов, которые представлены в природных условиях своими единственными изотопами.
С.Т. Бадалов отмечает, что «золото в зависимости от проявления своих геохимических свойств в различных природных системах, способно создавать и фактически создает свои очень крупные и уникальные по масштабам локальные концентрации с кондиционными запасами в тысячи и даже десятки тысяч тонн. … Образование столь крупных концентраций золота при условии, что его содержание в подстилающих и вмещающих породах составляет миллиграммы на тонну, обусловлено его многими геохимическими особенностями. Следует оговорить, что подобные концентрации золота могли возникнуть и фактически возникали не за счет его привноса извне в готовом виде из неведомого источника, каким в геологии считаются глубинные части Земли, вплоть до ее верхней мантии».
Формы нахождения золота в условиях его рассеяния, остаются еще мало изученными (по степеням его окисления, которых у золота более десяти, как со знаком плюс, так и со знаком миную). Разнообразны формы его нахождения в водной среде — от ионной — Au1,  и др.,коллоидной, хлоридной, анионной, катионной, металлоорганической, атомарной. Спутниками в процессах миграции являются: Fe2 , SiO2 ,К, Cl, Ag, Pb, Cu, Zn, Mn и др. эл. При различных полиморфных превращениях воды (при +40 С, 180 С 400 С и 600 С, в обычных условиях могут резко изменятся и формы нахождения в ней золота, ну а на больших глубинах земных недр, происходят процессы преобразования как самой воды, так и всех элементов растворенных в ней.
Геохимические особенности поведения золота в некоторых природных системах:
-сидерофильная система- главные минералы — кислородные соединения железа (гематит и магнетит). Проявляется тяготение золота в гранитах к биотиту (железосодержащий минерал). Только после разложения биотита, золото может в дальнейшем участвовать в процессах рассеяния и концентрации (С. Нурата, Сентябский интрузивный массив, м-е. Кальмакыр — магнетит с пиритом).
- халькофильная система, золото имеет единичные соединения с сурьмой (ауростибнит) и висмутом (мальдонит), при их отсутствии в рудном процессе, золото вместе с серебром, тяготеют к теллуру, селену, мышьяку и сере, образуя с ними минеральные соединения. (м-е. Кальмакыр в халькопирите, м-е. Мурунтау, Кокпатас, золото в арсенопирите и пирите). Кварцевые жилы с золотом, носят секущий характер.
- литофильная гехимическая система, характеризуется избытком в ней кислорода, золото — в гидроксильной форме- Au(OH). Месторождения возникают лишь на тех глубинах, где литофильная вода может перейти в обычную. Так, пара пирит — магнетит, в которой золото оказывается одновременно как в пирите в своих халькофильных формах нахождения, так и в магнетите, но уже в связи с сидерофильностью.
- биофильная геохимическая система, возникла в архее, золото находится в халькофильных минералах. «...месторождения возникают при наличии растительности, а главное — привноса в водные бассейны из окружающих пород и месторождений достаточного количества золота, необходимого для образования его концентраций.» (С.Т. Бадалов, 2005). Месторождение Мурунтау — самородное золото, золото в пирите и арсенопирите, органическое вещество не сохранилось.
- нейтральная геохимическая система, анионы-осадители - отсутствуют, золото — самородное, тесно связано с серебром, которое определяет его пробность. Экспериментально доказано, что мельчайшие частицы золота, состоящие из нескольких тысяч атомов, ведут себя подобно жидкостям, а не твердым телам.
Кварцево-золоторудные линзообразные обособления (м-е. Мурунтау, количество — более 40), в которых золото представлено более крупными своими выделениями, чем в своих первичных рудах.
«... свободный кремнезем, особенно его металлоидные формы, с которыми почти постоянно ассоциирует золото, сравнительно легко растворяется из пород и мигрирует в щелочных условиях вместе с золотом, находящимся в этих породах. В результате золотосодержащие кварцевые тела возникают только в тех местах, которые были обогащены золотом в своих сравнительно легкорастворимых формах. В иных случаях кварцевых обособлениях золото находится в минимально-возможных количествах. Естественно, что в подобных случаях не следует искать иных источников образования концентраций золота в связи с кварцем, особенно глубинных, вплоть до мантийных источников. Источником, как правило, либо сами вмещающие их потенциально обогащенные золотом породы, либо подстилающие золотосодержащие породы». (С.Т. Бадалов). Серебро обособляется, что приводит к повышению пробности золота.
Во всех процессах протекающих в земной коре и мантии, активное участие принимает вода во всех ее формах нахождения в системе Земли. Безводные процессы преобразования пород и минералов в них сводятся к перекристаллизации. Вода является универсальным растворителем вещества системы. При каждом полиморфном превращении воды, коренным образом и меняются и ее свойства. Золото подвергается процессам перемещений через растворимость в воде.
Золото в форме Au(OH)3 образуется и может существовать относительно более щелочных условиях условиях, чем Au(OH) Процесс зависит от восстановительно-окислительного потенциала системы, например, система: кора — мантия. Сам процесс преобразования гидроксила (ОН) протекает по следующей (по С.М. Бадалову, 2005) схеме: 2(ОН) – Н2О + 2е. В результате возникает нейтральная молекула воды, а также ионизированная форма кислорода О2 в качестве активного окислителя и два отрицательно заряженных электрона — (2е-).
Гидрофильная форма золота является промежуточной между его рассеянным состоянием в породах и образованием концентраций, особенно в разнообразных рудных месторождениях, где присутствуют халькофильные минеральные формы меди, цинка, свинца и др. с которыми ассоциирует золото. Золото тяготеет к концентрациям вольфрама в форме шеелита (кварц-шеелит-золоторудная формация).
В месторождениях золото будет в большей степени концентрироваться  (тяготеть) к магнетитовым рудам в связи с наличием в них железа в 2-х и 3-х валентных состояний, что способствует золоту с его 1, 2 и 3-х валентностью входить в структуру магнетита, тогда как гематит с его только 3-х валентной формой не благоприятен для вхождения в него золота.
Экспериментально доказано, что мельчайшие частицы золота, состоящие из нескольких тысяч атомов, ведут себя подобно жидкостям, а не твердым телам.
Спутниками в процессах миграции золота, в условиях земной коры, являются: Fe2 , SiO2 ,К, Cl, Ag, Pb, Cu, Zn, Mn и др. элементы. Отметим что, расчеты сделанные А. Б. Роновым и Д.А. Ярошевским показывают, что «для литофильных элементов, в дифференциацию должны быть вовлечены вещества с глубины: для кремния 60 км; алюминия 140 км; кальция 50 км; натрия 180 км; для калия 1300 км».
«...с гнейсами связывается оруденение золото-платиновой группы, а с кварцитами, ассоциируют руды золото кварц-сульфидной платино -содержащей формации, интрузивные комплексы этого этапа представлены перидотит-габбро-норитовой серией с медно-никелевым и платинометальным оруденением».
С Fe2  связывается:
«...происхождение экзогенных месторождений золота, урана, меди и полиметаллических руд раннего протерозоя определяющую роль определяли эволюция океанов и климаты Земли», а также «алмазоносные кимберлиты, лапроиты и щелочно-ультраосновные комплексы палеоокеоанов».

«Пироксенитовый компонент в источнике магмы сибирских траппов, не содержащий сульфидов и оливина в рестите, сыграл решающую роль в происхождении никеля, меди, элементов платиновой группы и низких содержаний серы в родоначальных трапповых магмах, а также исключил возможность раннего рассеяния этих элементов посредством фракционирования сульфидного расплава Норильское месторождение)».
Гранитоидые тела обогащаются золотом в период своего формирования, в силу своей комплементарности к магтетиту SiO2 , K, N, (РЗЭ) и (РАЭ).

«Строго говоря, любые реальные системы следует рассматривать с позиций доказанной И. Р. Пригожиным (1947) теоремы термодинамики неравновесных процессов: «при внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, стационарное состояние системы соответствует минимальному производству энтропии». Именно такие соотношения и характеризуют энергетическое развитие природы как системы. Состояние равновесия в любом случае остается тем предельным состоянием, к которому система будет стремиться при отсутствии внешних воздействий (если бы она была изолированной)» (Г.Б. Наумов).

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
Механизм поступления в верхнюю мантию литофильных элементов

Теория Б.Г. Лутца.
Механизм основан на представлении о кислотном магматическом выщелачивании. В мантии содержится вода, но вместе с тем, в связи с сильно восстановительной обстановкой, там содержится и свободный водород, большая часть которого уходит в атмосферу. Наличие водорода ведет к кислотному режиму водных растворов и они поглощают щелочи из окружающей среды и ими обогащаются. Но, по мере подъема растворов водород окисляется и частично улетучивается. В результате кислотность растворов снижается и, проходя через верхние слои мантии, они начинают растворять кислотные компоненты, в первую очередь кремнезем, а также редкие земли и радиоактивные элементы. Теперь глубинные растворы приобретают тот состав (щелочи, кремнезем, РАЭ и РЗЭ), который необходим для процессов гранитизации и регионального метаморфизма. Результатом окисления, является также нагревание растворов. Результатом окисления является также нагревание растворов, что позволяет видеть в них не только необходимый для формирования гранито-гнейсового слоя материковой коры химический реагент, но и источник энергии для метаморфизма и гранитизации. Океаническая мания Тихий океан, не выделяет растворов обогащенных кремнием и щелочами.
«Тот же механизм позволяет понять, почему базальтовый вулканизм в эвгеосинклиналях происходит не одновременно с гранитизацией и региональным метаморфизмом, а раньше последнего. Возможно, базальтовые магмы при выплавлении поглощают всю флюидную фазу, и поэтому ювенильные растворы, которые могли бы проводить региональный метаморфизм и гранитизацию не отделяются. Если предположить, что в следующий этап — в геосинклинально-инверсионную стадию — эмульсия базальтовых пленок застывает, то может произойти отделение ювенильных растворов, которые и поднимаются в кору. В этом объяснении намечается связь между геохимическими и геотектоническими процессами» [В.В. Белоусов, 1975].
Через десять лет было показано: О.А. Богатиков отмечает, что «в кислых породах имеются первичные дометаморфические цирконы, в то время, как породы основного состава содержат только метаморфические цирконы» (В.В. Белоусов1985).
При формировании коры материков в процесс дифференциации вовлечена мантия: расчеты, сделанные А. Б. Роновым и Д.А. Ярошевским показывают, что для литосферных элементов, в дифференциацию должны быть вовлечены вещества с глубины: для кремния  60 км; алюминия - 140 км; кальция - 50 км; натрия - 180 км; для калия - 1300 км. [В.В. Белоусов, 1975] 

Геолого-геофизическая модель земной коры и верхней мантии по профилю Фараб- Тамдыбулак (Ф.Х. Зуннунов, М.А. Ахмеджанов, О.М. Борисов, Т. Эргашев 1974г.).
Верхняя мантия: 1 - участки массивного строения, 2 — участки слоистого строения, 3 — переходный слой от земной коры к верхней мантии. « Базальтовый» слой: 4 - участки массивного строения, 5-участки слоистого строения с Vп=6,6 — 6,9 км/сек. «Гранитный» слой: «диоритовый» подслой: 6 — участки массивного строения, 7 — участки слоистого строения с Vп=6,1-6,4 км/сек, 8 — пласт из пород основного состава (метабазальты) сVг=6,5-6,8 км/сек; гранито-гнейсовый подслой; 9 — тела основного и ультраосновного состава сVг=5,9-6,0 км/сек, 10 — тела гранитоидов предположительно дорифейского возраста сVг=5,1-5,7 км/сек, 11 — тела гранитоидов позднепалеозойского возраста (а — геосинклинальные, б — телеорогенные, в — вулканоплутонические) сVг=5,1-5,7 км/сек, 12 — кристаллическая толща архея (?) - нижнего — среднего протерозоя сVг=5,9-6,1 км/сек. «Осадочный слой»: 13 — терригенные породы рифея-венда сVг=4,8-5,8 км/сек, 14 — вулканогенно-осадочные породы палеозоя сVг=4,1-6,6 км/сек, 15 — мезо-кайнозойский чехол со средней скоростью Vг=1,8-3,2 км/сек, 16 — разломы (пронумерованы на схеме: 1 — Амударьинский, 2 — Алатский, 3 — Арало-Гиссарский, 4 — Газлинский, 5 — Южно-Тяньшаньский, 6 — Северо-Кульджуктауский, 7 — Бесапано-Южно-Ферганский, 8 — Ташагыльский, 9 — Северо-Кызылкумский, 10 — Шаргаматский); 17 — граница К, 18 — граница М, 19 — график граничной скорости, соответствующий поверхности фундамента, 20 — график аномалий силы тяжести, 21 — график магнитных аномалий.
Выделяются горообразовательные геохимические эпохи формирования и локализации минерального сырья и разделяющие их равнинообразовательные эпохи.
«От эпипалеозойской плиты, к области до платформенной активизации, увеличивается общий потенциал нефтеносности недр. В зоне сочленения эпипалеозойских, более древних плит, основной потенциал нефтегазоносности, связывается с основанием осадочного чехла, в области корового ослабленного горизонта.
Основной потенциал газоносности, связывается с процессами, происходящими в литосфере и верхней мантии» В.И. Попов].
Срединные массивы области плит и платформ - маркируют зоны генерации нефти и газа…  Срединные массивы области подвижных поясов - маркируют зоны дегазации, в связи с тем, что они не перекрыты осадочным чехлом, в котором происходит локализация минерального сырья. Недооценена роль роль погребенных структур Байкальского цикла тектогенеза - СЗ простирание - рифей. В ту эпоху формировалась осадочная формация - серия "Блайна", в которой аккумулировалось минеральное сырье - Копет-Даг, С. Кавказ, З. Сибирь, Тиман.
Исследования Х. Герстенберга, К. Венцеля показали, что «геохимия изотопов дочерних элементов долгоживущих естественных радионуклидов и особенно геохимия изотопов Nb и Sr, как и исследование изотопного состава кислорода в земной коре, позволили получить существенные результаты по динамике и механизму обмена веществом между корой и мантией, а также по общему развитию земной коры. Полученные ими результаты позволяют заключить, что:
1. огромные материковые ядра возникли до рубежа 3,0 млр. лет назад;
2. рост континентов на продолжении всей истории Земли связан с последовательностью более или менее глобальных событий, сопровождавшихся высокой магматической активностью, которая была обусловлена поднятием магмы из верхней мантии;
3. в течении процесса дифференциации, в отдельных областях мантии, произошло обеднение литофильными ( в частности - рифтовые зоны)» [15].

В.А. Ермаков отмечает, что «земная кора магматического происхождения, сформированная к середине протерозоя, - наглядное свидетельство огромной потери тепла, легколетучих и легкоплавких компонентов протомантии. К концу периода (4,4 — 1,6 млр. лет) было образовано 85-95% континентальной коры. Наиболее древние офиолиты имеют возраст менее 2,8 млр.лет. Образование древнейших пород коры (протосиаль - серые гнейсы) произошло в первые 500 млн. лет».
Исследования В.А. Ермакова показали, что «древние породы земной коры образовались в первые 500 млн лет (геохронологические и геохимические результаты цирконометрии) и породы протосиаля близки по составу серым гнейсам. Наиболее древние офиолиты имеют возраст менее 2,7 млрд. лет».
О.А. Богатиков отмечает, что «в кислых породах имеются первичные до метаморфические цирконы, в то время, как породы основного состава содержат только метаморфические цирконы (1985)».
В протерозое (2,5-1,9 млр. лет) происходят процессы деформации коры, сопровождающиеся внутрикоровым и мантийным магматизмом и высокотемпературным метаморфизмом. К середине протерозоя сформировалась кора магматического происхождения (В.А. Ермаков).   
Метапороды основного и ультраосновного состава имеют возраст архей - протерозой. Первые офиолиты имеют возраст менее 2,7 млр. лет.
Фиксируется повсеместное налегание пород зеленоакаменых поясов на комплексы сиалической коры.
«В архее скорость осевого вращения была менее 10 часов» (М.З. Глуховский, В.Н. Жарков, Ю.Н. Авсюк), «...в связи с чем в экваториальных широтах (±35º), под воздействием центробежных сил в режиме мантийных плюмов, происходило зарождение коры сиалического состава [М.З. Глуховский], а также формирование зеленокаменных поясов первого поколения - Барбертон и Пилбара (3,4-3,2 млр. лет)» [Kolger, 2006] [5].
Зеленокаменные пояса второго поколения (3-2,7 млр. лет) формировались в режиме быстрого осевого вращения.
Многие исследователи [В.В. Белоусов, Н.Л. Боуэн, Г.С. Горшков, Б. Гутенберг, Н.Л. Добрецов, В.С. Соболев, В.А. Магницкий и др.] считают, что, базальтоидный магматизм имеет «сквозькоровый» характер, полагая, что магмогенерирующие очаги располагаются в пределах волновода. Это подтверждается ультраосновными и эклогитовыми включениями («вестников» больших глубин) и связью регионов базальтопроявлений с очагами землетрясений.
Волна энергии и водород, уран способствовали формированию земной коры. Резервуары водорода в земной коре не зафиксированы.
Осадочные породы — производные магматических фомаций.
По Н.В. Виноградову, «вся верхняя мантия в настоящее время, в той или иной мере, деплетирована. С этим взаимодействием связана вся дальнейшая эволюция земного вещества. Геологические доказательства наращивания объёмов континентального материала во времени, должны, следовательно, рассматриваться и как доказательство комплементарно связанного с континентализацией процесса океанизации вещества сиалической коры. Оба процесса могут идти только при условии постоянно продолжающегося и циклически повторяющегося перемешивания вещества коры и мантии. Изотопные исследования дают непосредственные доказательства реальности процессов перемешивания вещества коры и мантии. Существуют, по-видимому, и иные механизмы такого перемешивания, кроме признаваемой ныне субдукции. Один из важнейших механизмов перемешивания связан, видимо, с глубинной конвективной циркуляцией поверхностных вод, с процессами преобразования вещественного состава пород под влиянием циркулирующих вод. Побочной ветвью такого взаимодействия является формирование рудоносных гидротермальных растворов. При этом очень важным в научном отношении оказывается следующее обстоятельство. Концентрирование рудных компонентов в гидротермальном растворе происходит за счёт их кларковых содержаний в породах».

«В условиях Земли аномально низки содержания двух элементов: H и He. Это связано с их «летучестью». Оба эти элемента – газы, и, к тому же, самые легкие. Поэтому атомарные водород и гелий имеют тенденцию перемещаться в верхние слои атмосферы, а оттуда, не удерживаясь земным тяготением, рассеиваются в космическом пространстве. Водород до сих пор не потерян полностью, так как большая его часть входит в состав химических соединений – воды, гидрооксидов, гидрокарбонатов, гидросиликатов, органических соединений и др. А гелий, являющийся инертным газом, постоянно образуется как продукт радиоактивного распада тяжелых атомов. Таким образом, земная кора по существу является упаковкой анионов кислорода, связанных друг с другом кремнием и ионами металлов, т.е. она состоит почти исключительно из кислородных соединений, преимущественно, из силикатов алюминия, кальция, магния, натрия, калия и железа. При этом, как Вы уже знаете, в составе литосферы 86,5% приходится на чётные элементы» (данные Г. Оддо, Италия).
В 1979 году С.И. Ибадуллаев и К.К. Карабаев в своей работе- «Об эволюции магматического процесса в Средней Азии», на основании фактического материала (геологическая карта Средней Азии (1976), показали эволюционную этапность магматизма в разные периоды (от протерозоя до неогена включительно) развития земной коры, и пришли к выводу, что «все известные в Средней Азии интрузивные и вулканические комплексы являются дериватами магматических процессов, проявившихся двадцать восемь раз (от протерозоя до неогена). Они представлены семнадцатью комплексами пород различного состава, генезиса и времени становления. Дифференциация магматических образований происходила в направлении: щелочные - кислые - основные - ультраосновные породы.
Частота проявления магматических комплексов варьирует от 1 до 16. Так,  граниты лейкократовые, биотитовые и двуслюдяные, гранодиоты, гранито-гнейсы внедрялись 16 раз (архей-неоген); габбро, нориты, габбро-диориты, диориты - 14 раз; породы комплекса гранодиориты, кварцевые диориты, гранито-гнейсы и гранито-диорито-гнейсы - 13 раз; диориты, габбро-диориты, кварцевые диориты, кварцевые сиенито-диориты - 11 раз; дуниты, передотиты, гарцбургиты серпентинизированные - 5 раз (в кембрии, ордовике, девоне и карбоне); комплекс пород - перидотиты, пироксениты, габбро, габбро-нориты - 1раз (мел). Комплекс габбро, габбро-норитов, который соответствует "базальтам" внедрялся 14 раз (от архея до неогена включительно).
Высокой частотой внедрения отличаются комплексы пород кислого и основного состава, меньшей - серии щелочных и ультраосновных пород.
В каждом отдельно взятом периоде дифференциация осуществлялась в сторону изменения состава магмы от кислого до основного» [5].
Последовательность состава пород:
дуниты, перидотиты, гарцбургиты серпентинизированные;
перидотиты, пироксениты, габбро, габбро-нориты;
габбро, нориты, габбро-диориты, диориты;
шонкиниты, монцониты, сиенито-диориты;
порфириты, диабазовые, габбро-диабазовые, долеритовые;
диориты, габбро-диориты, кварцевые диориты, кварцевые сиенито-диориты;
гранодиориты, кварцевые диориты, гранито-гнейсы и гранито-диорито-гнейсы;
граниты, адамеллиты, гранодиориты;
гранодиоритовые, адамеллитовые и гранитовые порфиры;
андезитовые, дацит-андезитовые порфириты;
диориты, гранодиориты, граниты, плагиограниты;
плагиограниты, тоналиты;
граниты лейкократовые, биотитовые и двуслюдяные гранодиориты, гранито-гнейсы;
липаритовые, фельзитовые и кварцевые порфиры;
сиенито-диориты, кварцевые монцониты, монцониты;
граносиениты, сиениты, кварцевые сиениты;
сиениты, щелочные сиениты, нефелиновые сиениты, щелочные габброиды.
Осадочный слой является производным разложения алюмосиликатов, - изверженных пород, с которыми связывается генезис нефти, т.е., нефть, - минерал абиогенного происхождения.

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
Флюидодинамические процессы, (О.М. Борисов), инициируют процесс магмаобразования:

«Внегеосинклинальный телеорогенный ряд — плутоны.
Плутонические образования формируются в постскладчатое время, они выходят далеко за пределы складчатости, пересекая срединные массивы и платформы. Это зоны магматической «ревивации», и образуют глубинные подвижные зоны. В герцинский цикл сформировалось 90% плутонических тел региона. С юга на север количество их уменьшается, а с запада на восток — увеличивается. По данным магнитометрии и гравиметрии установлено, что с глубиной смежные тела составляют единое целое эллипсоидальной формы с крутыми контактами. Подошва плутонов расположена на глубинах до 10 км. На высокую химическую активность магмы указывают большое число в различной степени преобразованных ксенолитов и крупные каймы гибридных пород.
Отмечается четкая приуроченность гранитоидов к конгломератам, туфам и туфо-песчаникам. Основная масса магматических тел - 98,8%, находится в узком интервале геологической колонки (от ордовика до верхнего карбона) в пределах 6-8 км. мощностей (Тянь-Шань). От лакколитов, по разломам отходят апофизы. Корни приурочены к крупным разломам. Залегание лакколитов и плутонов контролируется межформационными отслоениями, куда они внедрялись под большим гидростатическим давлением (наблюдаются брахискладки). В результате расчетов магнитных аномалий [И.А. Фузайлов подтвердилась лакколитообразная морфология тел и их падение к северу.
Большинство тел имеют наклон к югу.
2) Собственно-геосинклинальный ряд плутонов развит только в пределах подвижного пояса.- Внегеосинклинальный вулканодуговой ряд плутонов развит только в пределах вулканических дуг. По петрохимическим особенностям ряд близок к вулканитам тех ярусов, формирование которых он завершает. Очевидно плутоны этого ряда имеют общие очаговые зоны в земной коре и общие генетические причины обусловившие тесную ассоциацию вулканитов и плутонов.  Инъекционный ряд плутонических комплексов генетическую группу, в которую входят ульрамафиты и мафиты, обычно подверженные серптинизации. Тела плутонов, мафитов и ультрамафитов маркируют зоны генерации и миграции углеводородов. УВ локализуются в осадочных формациях впадин и прогибов (миграция УВ происходит по ослабленной апикальной зоне плутона, мощность которой достигает одного км и зонам тектонических нарушений). Данный процесс характеризуется как гидротермальный» [5].
«Высокая магмапродуктивность, как отмечают Р. Уайт и Д. Маккензи (1995), не может быть обеспечена плавлением на уровне литосферы, а требует привнесения материала из более глубоких горизонтов мантии» [5].
О.А. Богатиков (1985) отмечал, что «надо учитывать то обстоятельство, что более легкоплавкое вещество лейкосомы будет легче перемещаться при высокотемпературном (особенно водном) амфиболитовом метаморфизме, создавая тем самым впечатление большей древности меланосомы».
Состав слоев :
1. гранулиты — 40-50%, мигматиты и гнейсы — 20-30%, кристаллические сланцы — 10-20%, плагиоклазиты и гранитоиды — 10-15%;
2. плагиоклазиты и габбро-нориты — 50-60%, гранулиты и гнейсы — 20-30%, гранулитовые эклогиты — 10-20%;
3. серпентиниты — 20-40%, эклогитизированные породы и эклогиты — 60-80%;
4. гарцбургиты и эклогиты — до 80%, пироксениты и лерцолиты — до 15%, вебстериты и габбро — 5%;
5. аморфизованная слабо дифференциированая базальтово-пикритовая ассоциация.

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
Новые данные о возрасте и происхождении «подземного океана воды» в переходной зоне мантии Земли

18.07.2019. Международная научная группа под руководством геохимиков из Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, Российской Академии Наук представила доказательства неожиданно раннего начала глобального рециклирования земной коры в глубинную мантию объясняющего происхождение высоких концентраций воды в переходной зоне мантии Земли на глубине 410-660 км. Глобальный цикл погружения океанической коры с поверхности Земли в глубинную мантию с последующим подъемом материала обратно к поверхности является одним из важнейших механизмов тектоники плит– уникальной черты нашей планеты в пределах Солнечной системы.
При этом длительное время широко обсуждаемым остается вопрос о том, в какой момент истории Земли, возраст которой более 4.5 миллиардов лет, началось функционирование этого механизма. В новой статье, опубликованной в журнале Nature (Sobolev et al., 2019), международная группа ученых из России (ГЕОХИ им. В.И. Вернадского РАН, Москва), Франции (UGA, ISTerre, Гренобль и CRPG, CNRS, Нанси), Германии (GEOMAR и CAU, Киль), Южной Африки (University of the Witwatersrand, Йоханнесбург) и США (Louisiana State University, Батон-Руж) представила геохимические данные, указывающие на то, что процесс глобального рециклирования был запущен гораздо раньше, чем предполагается большинством специалистов, и мог функционировать уже в течение первого миллиарда лет истории Земли. В начале 2000-х в работе Wilde et al., (2001) было показано, что морская вода присутствовала на поверхности Земли уже 4.4 миллиарда лет назад. Взаимодействие морской воды с породами земной коры приводит к образованию высоководных минералов, таких как серпентин, который также содержит хлор. При переносе этих минералов в глубинную мантию в процессе субдукции океанической коры растущие температуры и давления приводят к их дегидратации, т.е. преобразованию в другие менее водонасыщенные минералы, и потере большей части воды и хлора в виде флюида. Тем не менее, концентрации H2O и Cl, остающихся в этих минералах после дегидратации все еще на порядок превышают их содержания в типичных мантийных минералах (оливин, пироксен, гранат). Дегидратация имеет еще один значительный геохимический эффект. Дейтерий (D) – тяжелый изотоп водорода – в большей степени поступает во флюидную фазу воды, в то время как легкий изотоп-протий (1Н) в большей степени сохраняется в структуре минералов. Такое поведение изотопов водорода приводит к существенному уменьшению отношения D/1H в дегидратированных породах по сравнению с исходным материалом. Таким образом механизм переноса пород земной коры в глубинную мантию должен приводить к появлению уникальной геохимической метки мантийных пород: повышенным содержаниям воды и хлора и обедненному дейтерием изотопному составу водорода.  Основным источником информации о составе земной мантии являются вулканические породы, кристаллизовавшиеся из мантийных магм, наиболее распространенными представителями которых сегодня являются базальты. Однако в архейский период на поверхность кроме базальтовых магм извергались значительно более горячие – коматиитовые магмы, возникшие в результате более значительного плавления мантийного субстрата, и поэтому более полно отражающие его состав (Arndt et al., 2008). Все известные образцы коматиитов претерпели постмагматические изменения и не сохранили информацию о составе летучих компонентов, таких как H2O и Cl. Но в этих породах сохранились реликты магматического минерала – оливина (силиката магния и железа), который, в свою очередь, содержит включения расплава, захваченного в процессе его кристаллизации.
Подобные включения, размеры которых составляют всего лишь десятки микрометров, хранят в себе подробную информацию о составе коматиитовых расплавов, включая данные о содержаниях H2O, Cl и изотопном составе водорода. Для того, чтобы извлечь эту информацию, необходимо провести гомогенизацию включений с помощью нагрева до температуры коматиитовой магмы (более 1500 оС) с последующей моментальной закалкой и получением чистого закалочного стекла, которое в дальнейшем используется для химических и изотопных анализов с применением высокоточных инструментов локального микроанализа, таких как электронный микрозонд, масс-спектрометрия с лазерной абляцией и ионный зонд.  В 2016 году международная группа во главе с учеными из ГЕОХИ РАН изучила расплавные включения в оливине из коматиитов зеленокаменного пояса Абитиби, Канада возрастом 2.7 млрд. лет (Sobolev et al., Nature 2016). Ими были получены первые данные о содержаниях воды и подвижных компонентов (Rb, Ba, Cl, Pb, Sr) в коматиитовых расплавах, что послужило доказательством наличия избытка воды и хлора в глубинной мантии в неоархейской эры.
В этом исследовании было получено доказательство присутствие глубинного мантийного резервуара, содержащего несколько тысяч частей на миллион воды в составе высокобарических модификаций оливина – вадслеита и рингвудита, встречающихся на глубинах переходной зоны мантии (410-660 км). Таким образом был обнаружен древний подземный резервуар воды сравнимый по массе с современным земным океаном. Накопление такого количества воды могло произойти во время первичной аккреции Земли, либо в процессе ранней субдукции преобразованной морской водой коры, которая оказалась захвачена переходной зоной мантии.
Работа получила широкий отклик в Российской и международной прессе. . В новой статье в Nature (Sobolev et al., 2019) та же научная группа опубликовала данные изучения расплавных включений в оливине из коматиитов зеленокаменного пояса Барбертон, ЮАР возрастом 3.3 млрд. лет. Новое исследование показывает, что глубинный водосодержащий резервуар находился в мантии Земли уже в палеоархее, на 600 миллионов лет раньше, чем установлено в предыдущем исследовании. Также ученым удалось прояснить вопрос происхождения резервуара, используя первые данные по изотопии водорода в архейских расплавах. Крайне низкие отношения D/1H во включениях из оливинов Барбертон являются признаком дегидратированной океанической коры. Вместе с повышенными содержаниями воды и хлора эти данные свидетельствуют о том, что механизм рециклирования измененной морской водой коры в мантию функционировал более 3.3 миллиарда лет назад. Это означает, что уже в первый миллиард лет существования Земли включился глобальный оборот вещества, составляющий основу современной тектоники плит, а источником высокой воды в переходной зоне мантии являлся океан на поверхности планеты» (Sobolev, A. V., Asafov, E. V., Gurenko, A. A., Arndt, N. T., Batanova, V. G).
 «Классификация ядерных реакций. Ядерные реакции являются эффективным средством изучения структуры атомных ядер. Если длина волны налетающей частицы  больше размеров ядра, то в таких экспериментах получается информация о ядре в целом. Если  меньше размеров ядра, то из сечений реакций извлекается информация о распределении плотности ядерной материи, строении поверхности ядра, корреляции между нуклонами в ядре, распределении нуклонов по ядерным оболочкам.
      - Кулоновское возбуждение ядер под действием заряженных частиц относительно большой массы (протоны, α-частицы и тяжелые ионы углерода, азота) используется для изучения низколежащих вращательных уровней тяжелых ядер.
      - Реакции с тяжелыми ионами на тяжелых ядрах, приводящие к слиянию сталкивающихся ядер, являются основным методом получения сверхтяжелых атомных ядер.
      - Реакции слияния легких ядер при сравнительно низких энергиях столкновения (так называемые термоядерные реакции). Эти реакции происходят за счет квантовомеханического туннелирования сквозь кулоновский барьер. Термоядерные реакции протекают внутри звезд при температурах 107–1010 К и являются основным источником энергии звезд.
      - Фотоядерные и электроядерные реакции происходят при столкновении с ядрами γ-квантов и электронов с энергией E > 10 МэВ.
      - Реакции деления тяжелых ядер, сопровождающиеся глубокой перестройкой ядра.
      - Реакции на пучках радиоактивных ядер открывают возможности получения и исследования ядер с необычным соотношением числа протонов и нейтронов, далеких от линии стабильности.
    Классификацию ядерных реакций обычно проводят по типу и энергии налетающей частицы, типу ядер-мишеней и энергии налетающей частицы.
Реакции на медленных нейтронах
    1934 г. Однажды утром Бруно Понтекорво и Эдуардо Амальди испытывали на радиоактивность некоторые металлы. Этим образцам была придана форма маленьких полых цилиндров одинаковой величины, внутри которых можно было поместить источник нейтронов. Чтобы облучать такой цилиндр, в него вставляли источник нейтронов, а затем всё помещали в свинцовый ящик. В это знаменательное утро Амальди и Понтекорво проводили опыты с серебром. И вдруг Понтекорво заметил, что с серебряным цилиндром происходит что-то странное: активность его не всегда одинакова, она меняется в зависимости от того, куда его поместят, в середину или в угол свинцового ящика. В полном недоумении Амальди и Понтекорво отправились доложить об этом чуде Ферми и Разетти. Франке был склонен приписать эти странности какой-нибудь статистической ошибке или неточным измерениям. А Энрико, считавший, что каждое явление требует проверки, предложил им попробовать облучить этот серебряный цилиндрик вне свинцового ящика и посмотреть, что из этого получится. И тут у них пошли совсем невероятные чудеса. Оказалось, что предметы, находящиеся поблизости от цилиндрика, способны влиять на его активность. Если цилиндрик облучали, когда он стоял на деревянном столе, его активность была выше, чем когда его ставили на металлическую пластинку. Теперь уже вся группа заинтересовалась этим и все приняли участие в опытах. Они поместили источник нейтронов вне цилиндрика и между ним и цилиндриком ставили разные предметы. Свинцовая пластинка слегка увеличивала активность. Свинец − вещество тяжелое. «Ну-ка, давайте попробуем теперь легкое! − предложил Ферми. − Скажем, парафин». Утром 22 октября и был произведен опыт с парафином.    Они взяли большой кусок парафина, выдолбили в нем ямку, а внутрь поместили источник нейтронов, облучили серебряный цилиндрик и поднесли его к счетчику Гейгера. Счетчик, словно с цепи сорвался, так и защелкал. Все здание загремело возгласами: «Немыслимо! Невообразимо! Черная магия!» Парафин увеличивал искусственную радиоактивность серебра в сто раз.    В полдень группа физиков неохотно разошлась на перерыв, установленный для завтрака, который обычно продолжался у них часа два… Энрико воспользовался своим одиночеством, и когда он вернулся в лабораторию, у него уже была готова теория, которая объясняла странное действие парафина.
1934 г. Реакции под действием тепловых нейтронов.
1934 г. Э. Ферми сформулировал теорию
β-распада и ввел новое понятие − слабое взаимодействие.
 1942 г. Э. Ферми осуществил управляемую цепную реакцию деления в первом атомном реакторе.

Энрико Ферми
(1901–1954).
    Ферми нашёл объяснение этого странного поведения отфильтрованных нейтронов. Эти нейтроны замедляются в результате многочисленных упругих столкновений с протонами, находящимися в парафине и у них возрастает способность к взаимодействию. Последнее, т.е. увеличение сечения реакции при снижении скорости нейтронов, всё же противоречило в ту пору нашим ожиданиям… Для объяснения этих аномальных сечений захвата явно нужна квантовая механика. Для частиц со столь малой скоростью, что длина их волны значительно превосходит радиус ядра R мишени, пределом поперечного сечения является не πR2, a π2 с коэффициентом, который не может быть намного меньше единицы… В некоторых случаях σc составляет 103 или даже 104 от геометрического поперечного сечения ядра» (Э. Амальди. 1934–1936 гг. Воспоминания).

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
 Ферми нашёл объяснение этого странного поведения отфильтрованных нейтронов. Эти нейтроны замедляются в результате многочисленных упругих столкновений с протонами, находящимися в парафине и у них возрастает способность к взаимодействию. Последнее, т.е. увеличение сечения реакции при снижении скорости нейтронов, всё же противоречило в ту пору нашим ожиданиям… Для объяснения этих аномальных сечений захвата явно нужна квантовая механика. Для частиц со столь малой скоростью, что длина их волны значительно превосходит радиус ядра R мишени, пределом поперечного сечения является не πR2, a π2 с коэффициентом, который не может быть намного меньше единицы… В некоторых случаях σc составляет 103 или даже 104 от геометрического поперечного сечения ядра» (Э. Амальди. 1934–1936 гг. Воспоминания).
«Ядерная реакция синтеза — процесс слияния двух атомных ядер с образованием нового, более тяжёлого ядра.
Кроме нового ядра, в ходе реакции синтеза, как правило, образуются также различные элементарные частицы и (или) кванты электромагнитного излученияя.
Без подвода внешней энергии слияние ядер невозможно, так как положительно заряженные ядра испытывают силы электростатического отталкивания — это так называемый «кулоновский барьер». Для синтеза ядер необходимо сблизить их на расстояние порядка 10−15 м, на котором действие сильного взаимодействия будет превышать силы электростатического отталкивания. Это возможно в случае, если кинетическая энергия сближающихся ядер превышает кулоновский барьер.
Такие условия могут сложиться в двух случаях:
      - Если атомные ядра (ионы, протоны или альфа-частицы), обладающие большой кинетической энергией, встречают на своём пути другие атомные ядра. В природе это возможно, например, при столкновении частиц ионизированного газа, например, в ионосферы Земли, с частицами космических лучей. Искусственно такие реакции реализуются в вакуумных камерах с использованием естественных источников высокоэнергетических α-частиц (впервые 1917, опубликовано 1919, Э. Ререрфорд).
      - Если вещество нагревается до чрезвычайно высоких температур в звезде или термоядерном реакторе. Согласно кинематической теории, кинетическую энергию движущихся микрочастиц вещества (атомов, молекул или ионов) можно представить в виде температуры, а, следовательно, нагревая вещество, можно достичь ядерной реакции синтеза. В таком случае говорят о термоядерном синтезе или термоядерной реакции.
      235U – является первичным ядерным горючим; 233U, 239Pu – вторичным ядерным горючим. Процесс получения вторичного ядерного горючего чрезвычайно важен, т.к. позволяет увеличить сырьевую топливную базу ядерной энергетики.
Отметим, что:
Проявлена четкая генетическая связь между концентрацией урана в  углеводородах и запасами гелия в них. Концентрация урана в углеводородах и запасы гелия в них возрастают от квартера к палеопротерозою. Для формирования минералогических ассоциаций, этой системе требуется энергия, которую она получает от большей системы в которой она находится, это система Земли. Автоколебательная система Земли как стационарный энергетический центр, располагается в еще большей энергетической системе Солнца, система Солнца находится в одном из энергетических рукавов, галактики Млечный Путь. Все эти объекты космоса имеют ядерную область которая является источником энергии первого рода и иерархию генераторов волн энергии второго рода. «Самоорганизация неразрывно связана с волновыми процессами. В любых открытых, диссипативных и нелинейных системах неизбежно возникают автоколебательные процессы, поддерживаемые внешними источниками энергии, в результате которых протекает самоорганизация» (И.Р. Пригожин). То-есть, любые реальные системы следует рассматривать с позиций доказанной И.Р. Пригожиным (1947) теоремы термодинамики неравновесных процессов: «при внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, стационарное состояние системы соответствует минимальному производству энтропии». В подошве нижней мантии (2900 км), в оболочке D11, происходят активные процессы физико-химических деформаций, которые сопровождаются выделением энергии. Исследования С.В. Старченко, позволяют установить причины и следствия структурно-вещественного преобразования системы Земли и концентрации минерального сырья под воздействием волны энергии мощностью 10 -13 Твт. В мантии при высоких значениях температуры и давления есть химические элементы С H N S О U Нe, что доказывает наличие в пределах мантии процессов синтеза углеводородов. Система Земли, в ходе своего эволюционного геологического развития не разрушается, а подвергается процессам преобразования на атомарном уровне, при этом ее энергетический потенциал возрастает.

На данный момент известны 7 обычных изотопов водорода, а также один экзотический атом водород-4.1 (мюоний, 4He-μ).
«D и 2H — стабильный изотоп с атомной массой, равной 2. Ядро - дейтрон состоит из одного протона и одного и одного. Плотность при 20 °C, г/см³ — 1.1056.
По своим химическим свойствам соединения дейтерия имеют определенные особенности. Так, например, углерод-дейтериевые связи оказываются более «прочными», чем углерод-протиевые, из-за чего химические реакции с участием атомов дейтерия идут в несколько раз медленнее. Этим, в частности, обусловлена токсичность тяжелой воды (вода  состава D2O называется тяжёлой водой из-за большой разницы в массе протия и дейтерия).
Дейтерий обладает лучшими свойствами замедления нейтронов. В смеси с тритием или в соединении с литием-6 (гидрид лития 6LiD) применяют для термоядерной реакции в водородных бомбах» (Кузьменко Н. Е., Ерёмин В. В., Попков В. А., 2007).
«В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов, например, азота. В процессе распада тритий превращается в 3He с испусканием электрона и антинейтрино (бета-распад), период полураспада — 12,32 года. Доступная энергия распада очень мала (18,59 кэВ), средняя энергия электронов 5,7 кэВ.
Водород – единственный элемент, изотопы которого имеют свои названия: протий, дейтерий, тритий.
Термин «легкая вода» в последнее время используется для обозначения воды, частично очищенной от тяжелых молекул воды, прежде всего молекул дейтериевой воды.
Протий («легкий водород») составляет 99,9% от общего числа атомов водорода во Вселенной и является наиболее распространенным нуклидом в природе среди изотопов всех химических элементов. Стабильный изотоп водорода.
Реакция: протий (стабильный изотоп водорода) + дейтерий (стабильный изотоп водорода) --- гелий-4, нейтрино, гамма-квант.
Для ядерной реакции синтеза исходные ядра должны обладать относительно большой кинетической энергией, поскольку они испытывают электростатическое отталкивание, так как одноимённо положительно заряжены. Прежде всего, среди них следует отметить реакцию между двумя изотопами (дейтерий и протий) весьма распространённого на Земле водорода.
Выделенная энергия (возникающая из-за того, что гелий-4 имеет очень сильные ядерные связи) переходит в кинетическую энергию, большую часть из которой, 14,1 МэВ, уносит с собой нейтрон как более лёгкая частица. Образовавшееся ядро прочно связано, поэтому реакция так сильно экзоэнергетична. Эта реакция характеризуется наинизшим кулоновским барьером и большим выходом, поэтому она представляет особый интерес для управляемого термоядерного синтеза.
Согласно кинетической теории, кинетическую энергию движущихся микрочастиц вещества (атомов, молекул или ионов) можно представить в виде температуры, а, следовательно, нагревая вещество, можно достичь ядерной реакции синтеза.
Подобным образом протекают ядерные реакции естественного нуклеосинтеза в звёздах.
На данный момент известны 7 обычных изотопов водорода, а также один экзотический атом водород-4.1 (мюоний, 4He-μ).
D + D --- 4 He + гамма-излучение.
Дейтерий обладает лучшими свойствами замедления нейтронов.
«Реакции синтеза между ядрами лёгких элементов вплоть до железа проходят экзоэнергетически, с чем связывают возможность применения их в энергетике, в случае решения проблемы управления термоядерным синтезом.
Альфа-распад из основного состояния наблюдается только у достаточно тяжёлых ядер, например, у урана-238. Альфа-радиоактивные ядра - теллур и массового числа около 106—110, а при атомном номере больше 82 и массовом числе больше 200 практически все нуклиды альфа-радиоактивны, хотя альфа-распад у них может быть и не доминирующей модой распада.
Среди природных изотопов альфа-радиоактивность наблюдается у нескольких нуклидов редкоземельных элементов (неодим-144, самарий-147, самарий-148, европий-151, гадолиний-152), а также у нескольких нуклидов тяжёлых металлов (гафний-174, вольфрам-180, осмий-186, платина-190, висмут-209, торий-232, уран-235, уран-238) и у короткоживущих продуктов распада урана и тория/
 К более редким видам радиоактивного распада относятся испускание ядрами одного или двух протонов, а также испускание кластеров – лёгких ядер от углерода 12С до серы 32S. Во всех видах радиоактивности, кроме γ‑распада, изменяется состав ядра – число протонов Z , массовое число А или и то и другое.
Альфа-распад из высоковозбуждённых состояний ядра наблюдается и у ряда лёгких нуклидов, например у лития-7. Среди лёгких нуклидов альфа-распад из основного состояния испытывают гелий-5 (распадается в α + n), литий-5 (α + p), бериллий-6 (α + 2p, бериллий-8 (2α) и бор-9 (2α + p).
Альфа-частица испытывает тунельный переход через потенциальный барьер, обусловленный ядерными силами, поэтому альфа-распад является существенно квантовым процессом. Поскольку вероятность туннельного эффекта зависит от высоты барьера экспоненциаль, период полураспада альфа-активных ядер экспоненциально растёт с уменьшением энергии альфа-частицы (этот факт составляет содержание закона Гейгера - Нэттола. При энергии альфа-частицы меньше 2 МэВ время жизни альфа-активных ядер существенно превышает время существования Вселенной. Поэтому, хотя большинство природных изотопов тяжелее церия, в принципе способны распадаться по этому каналу, лишь для немногих из них такой распад действительно зафиксирован. Скорость вылета альфа-частицы составляет от 9400 км/с (изотоп неодима144Nd) до 23 700 км/с у изотопа полония212mPo. Альфа-распад может рассматриваться как предельный случай кластерного распада.
Кла́стер (англ. cluster — скопление, кисть, рой) — объединение нескольких однородных элементов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определёнными свойствами.
Ядерные реакции:
За счёт высокой температуры происходит частичная диссоциация ядер кремния. Образовавшиеся в результате -частицы, протоны, нейтроны и -кванты начинают реагировать с оставшимися ядрами кремния. В результате множества реакций образуются более тяжёлые элементы, в том числе элементы около железа. Одной из таких реакций, например, является:
28Si + 4He ↔ 32S + γ
32S + 4He ↔ 36Ar + γ
Прямая реакция типа «кремний+кремний» маловероятна из-за большого кулоновского барьера:
28Si + 28Si → 56Ni + γ.

 Радиоактивный распад
   Радиоактивный распад возможен тогда, когда он сопровождается выделением энергии. Масса М исходного ядра должна превосходить сумму масс  продуктов распада М > ∑i mi. Это условие является необходимым, но не всегда достаточным. Распад может быть запрещен другими законами сохранения − сохранения момента количества движения, электрического заряда, барионного заряда и т. д. Радиоактивный распад характеризуется временем жизни радиоактивного изотопа, типом испускаемых частиц, их энергиями, а при вылете из ядра нескольких частиц еще и относительными углами между направлениями вылета частиц.
Основные виды радиоактивного распада:
      - α-распад – испускание ядрами α-частиц,
      - β-распад – испускание (или поглощение) электрона и антинейтрино или позитрона и нейтрино,
      - γ-распад – испускание γ-квантов,
      - спонтанное деление – распад ядра на два осколка сравнимой массы.
« Последнее редактирование: Апреля 07, 2023, 10:43:36 am от Устьянцев Валерий Николаевич »

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793

Альфа-распад
  «Часть изотопов могут самопроизвольно испускать альфа-частицы (испытывать альфа-распад), т.е. являются альфа-радиоактивными. Альфа-радиоактивность за редким исключением (например 8Be) не встречается среди легких и средних ядер. Подавляющее большинство альфа-радиоактивных изотопов (более 200) расположены в периодической системе в в области тяжелых ядер (Z > 83). Известно также около 20 альфа-радиоактивных изотопов среди редкоземельных элементов, кроме того, альфа-радиоактивность характерна для ядер, находящихся вблизи границы протонной стабильности. Это обусловлено тем, что альфа-распад связан с кулоновским отталкиванием, которое возрастает по мере увеличения размеров ядер быстрее (как Z2 ), чем ядерные силы притяжения, которые растут линейно с ростом массового числа A» (С.Г. Кадмиксий).   
Ядро альфа-радиоактивно, если выполнено условие, являющееся следствием закона сохранения энергии:
(A,Z) → (A-4, Z-2) + 4He.
    Характерные особенности α‑распада:а)  α-распад происходит на тяжелых ядрах с Z > 60.б) Периоды полураспада известных α-радиоактивных ядер варьируются в широких пределах. Так, изотоп вольфрама 182W имеет период полураспада T1/2 > 8.3·1018 лет, а изотоп протактиния 219Pa – T1/2 = 5.3·10-8 c.
   Энергия a-распада
Qα = [M(A,Z) – M(A-4, Z-2) – mα]c2.
    Так как mα << М, основная часть энергии α-распада уносится α-частицей и лишь ≈ 2% - конечным ядром. Тонкая структура α‑спектров связана с образованием конечного ядра не только в основном, но и в возбуждённых состояниях, т.е. α-спектры несут информацию об уровнях ядер.
Согласно теории Гамова, основным фактором, влияющим на время жизни a-активного ядра, является вероятность прохождения α-частицы через потенциальный барьер.
Пусть: внутри ядра радиуса R существует α-частица массы mα. :
Потенциальный барьер α-распада.
    Высота центробежного барьера , как правило, значительно ниже высоты кулоновского барьера, однако эта добавка может существенно влиять на вероятность распада. Установленная зависимость позволила объяснить эмпирический закон Гейгера-Неттола, связывающий период полураспада T1/2 и кинетическую энергию α-частицы Tα:
lg T1/2 = a + bZTα1/2.

Энергии частиц в распадах
   Получим расчетные формулы для энергий частиц, образующихся в результате  α-, β- и γ- распадов. Альфа-распад представляет собой двухчастичный распад C(A,Z) → 4He + B(A-4, Z-2), где A и Z − массовое число и заряд ядра C. Известно, что энергия α-распада Q = (mC − (mα + mB)c2 составляет несколько МэВ, что много меньше масс продуктов распада. Тогда, используя соотношение mC ≈ mα + mB, получим для кинетической энергии α-частицы:
и для энергии отдачи дочернего ядра:
 
    Бета-распад представляет собой трехчастичный распад:
β--распад:  C(A,Z) → B(A, Z+1) + e- + e
β+-распад: C(A,Z) → B(A, Z-1) + e+ + νe
    Максимальная отдача дочернего ядра соответствует случаю, когда импульсы электрона (позитрона) и антинейтрино (нейтрино) сонаправлены:
 и энергия антинейтрино (нейтрино) Eν ≈ 0, тогда:
Так как << Q, Q ≈ Te + Eν и максимальные энергия электрона (позитрона) и антинейтрино (нейтрино)ффф:
≈≈ Q.
    Таким образом, приближенно значение максимальной энергии нейтрино совпадает с верхней границей спектра β-распада и спектр нейтрино зеркально симметричен спектру электронов:
Nν(E) = Ne(Q − E).
    Третий случай β-распада, e-захват C(A,Z) + e- → B(A, Z-1) + νe, поскольку Te << me, фактически соответствует двухчастичному распаду системы с массой mС + me  Спектр продуктов распада носит дискретный характер, энергия отдачи дочернего ядра:
TB = Q2/(2mCc2)  
и энергия нейтрино:
Спектры электронов и антинейтрино, образующихся при β--распаде изотопа 40K,
40K → 40Ca + e- + e.
    Считалось даже, что в β-распаде не выполняется закон сохранения энергии. Объяснение непрерывного характера β-спектра было дано В. Паули, который высказал гипотезу, что при β-распаде вместе с электроном рождается ещё одна частица с маленькой массой, т.е. β-распад − трехчастичный процесс. В конечном состоянии образуется ядро (A,Z±1), электрон и лёгкая нейтральная частица – нейтрино (антинейтрино). Т.к. масса ядра (A,Z±1) гораздо больше масс электрона и нейтрино, энергия β-распада уносится лёгкими частицами. Распределение энергии β-распада Qβ между электроном и этой нейтральной частицей приводит к непрерывному β-спектру электрона.
    Из закона сохранения энергии следует, что спектр антинейтрино зеркально симметричен спектру электронов.
Nν(E) = Ne(Qβ – E), 
где Nν(E) − число антинейтрино с энергией Е, Ne(Qβ – E) − число электронов с энергией (Qβ – E), Qβ − энергия β-распада, равная суммарной энергии, уносимой электроном и антинейтрино (энергия ядра отдачи 40Ca не учитывается). Наряду с законами сохранения энергии, импульса, момента количества движения в процессе β-распада выполняются законы сохранения барионного B и электронного лептонного Le квантовых чисел.
      - Электроны, нейтрино имеют B = 0, Le = +1.
      - Позитроны, антинейтрино имеют B = 0, Le = −1. 
      - Каждый нуклон, входящий в состав ядра, имеет B = +1, Le = 0.

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
Поэтому появление электрона при β--распаде всегда сопровождается образованием антинейтрино. При β+-распаде образуются позитрон и нейтрино. При е-захвате из ядра вылетают нейтрино. Так как е-захват – двухчастичный процесс, спектры нейтрино и ядра отдачи являются дискретными. Наблюдение дискретного спектра ядер отдачи, образующихся при е-захвате, было первым подтверждением правильности гипотезы Паули.
    β-радиоактивные ядра имеются во всей области значений массового числа A, начиная от единицы (свободный нейтрон) и кончая массовыми числами самых тяжелых ядер.
    За счет того, что интенсивность слабых взаимодействий, ответственных за β-распад, на много порядков меньше ядерных, периоды полураспада β-радиоактивных ядер в среднем имеют порядок минут и часов. Для того чтобы выполнялись законы сохранения энергии и углового момента при распаде нуклона внутри ядра, оно должно перестраиваться. Поэтому период, а также другие характеристики β-распада в сильной степени зависят от того, насколько сложна эта перестройка. В результате периоды β-распада варьируются почти в столь же широких пределах, как и периоды α-распада. Они лежат в интервале T1/2(β) = 10-6 с – 1017 лет.
    Гамма-распад представляет собой процесс излучения γ-квантов ядром, находящимся в возбужденном состоянии. Энергия  γ-перехода:
Q = mi − mf  = mя + Ei − (mя + Ef) = Ei − Ef,
где mi, mf, Ei, Ef − массы и энергии возбуждения начального и конечного состояний ядра
(mi,f,с2 >>Ei,f). Энергия ядра отдачи:
Tя = Q2/(2mяc2),
энергия γ-квант:0
Eγ ≈ Q.
Радиоактивные семейства

   Практически все тяжелые ядра Z > 83 имеют положительную энергию относительно α-распада, т.к. масса исходного ядра (A,Z) оказывается больше суммы масс α-частицы и образующегося в результате α-распада ядра (A-4,Z-2). Поэтому возможны цепочки последовательных α-распадов ядер.    Наиболее тяжелые из встречающихся на Земле долгоживущих радиоактивных изотопов – это изотопы 235U, 238U и 232Th. Распадаясь эти изотопы образуют дочерние изотопы, которые также являются радиоактивными и распадаются в результате α- и β-распада пока не образуются стабильные изотопы 206Pb, 207Pb и  208Pb. Возможны 4 цепочки последовательных α-распадов, образующих 4 радиоактивных семейства с массовыми числами A,  равными соответственно 4n, 4n+1, 4n+2 и 4n+3, где n − целое число. Изотопы, образующиеся в результате радиоактивного распада 235U, 238U и 232Th, образуют 3 радиоактивные семейства. Массовые числа изотопов, входящих в каждое семейство, описываются соотношением 4n+C.
 
Так как родоначальником семейства 4n+1 является изотоп 237Np, период полураспада которого гораздо меньше времени существования Земли (5·109 лет), то практически оно полностью распалось. Семейство 4n+1 удалось обнаружить после того, как были открыты трансурановые элементы, распад которых приводил к образованию 237Np.    При распаде изотопов, входящих в состав радиоактивных семейств, основными каналами распада являются α-распад и β--распад.
Однако наряду с этим в ряде случаев наблюдаются распады с испусканием более тяжелых фрагментов − изотопов 14C, 24,26Ne, 28Mg. Эти распады называются кластерной радиоактивностью. Вероятность кластерного распада как правило, составляет 10-12–10-10 % от вероятности α-распада 
Поле, в котором движется α-частица, вылетающая из ядра, имеет характерную форму барьера. Вплоть до поверхности ядра ядерные силы притяжения удерживают α-частицу в ядре. На расстояниях больше радиуса атомного ядра – это кулоновские силы отталкивания. Поэтому по мере удаления α‑частицы от центра ядра её потенциальная энергия вначале растёт, достигая максимума, а затем падает до нуля на бесконечности.
    Можно выделить три области.
    1. r < R − сферическая потенциальная яма глубиной V0. В классической механике альфа-частица с кинетической энергией Eα + V0 может двигаться в этой области, но не способна ее покинуть. В этой области существенно сильное взаимодействие между альфа-частицей и остаточным ядром.
    2. R < r < Re  − область потенциального барьера, в которой потенциальная энергия больше энергии альфа-частицы, т.е. это область запрещенная для классической частицы.
    3. r > Re − область вне потенциального барьера. В квантовой механике возможно прохождение альфа-частицы сквозь потенциальный барьер.
   Кулоновский потенциал обрезается на расстоянии R, которое приблизительно равно радиусу конечного ядра. Высота кулоновского барьера Bk определяется соотношением:
.
Z и z − заряды (в единицах заряда электрона e) конечного ядра и α‑частицы соответственно. Например, для 238U Bk ≈ 30 МэВ. (мегаэлектронвольт (МэВ) — 1 млн электронвольт, гигаэлектронвольт, (ГэВ) — 1 млрд электронвольт, тераэлектронвольт (ТэВ) — 1 трлн электронвольт).
Температура, эквивалентная 0,1 МэВ, приблизительно равна 109 К, однако есть два эффекта, которые снижают температуру, необходимую для термоядерной реакции:
Во-первых, температура характеризует лишь среднюю кинетическую энергию, есть частицы как с меньшей энергией, так и с большей. На самом деле в термоядерной реакции участвует небольшое количество ядер, имеющих энергию намного больше средней (так называемый «хвост максвелловского распределения.
Во-вторых, благодаря квантовым эффектам, ядра не обязательно должны иметь энергию, превышающую кулоновский барьер. Если их энергия немного меньше барьера, они могут с большой вероятностью туннелировать сквозь него» (Яворский, Детлаф А.А., Лебедев А.К., Климов А.Н., 1985, Бартоломей Г.Г., Байбаков В.Д., Алхутов М.С., Бать Г.А., 1982).
Рентгеновская астрономия — раздел астрономии, исследующий космические объекты по их рентгеновскому излучению. Под рентгеновским излучением обычно понимают электромагнитные волны в диапазоне энергии от 0,1 до 100 кэВ (от 100 до 0,1 Å).
В рентгеновских лучах небо выглядит не бездонным темным фоном, на котором сверкают звезды, а пятнисто-разноцветным, а местами - темно-красным, как тлеющие угли, и таким оно смотрится во всех направлениях. Невидимые человеческому глазу рентгеновские лучи рождаются в космосе, когда быстро летящие электроны внезапно затормаживаются, то они излучают электромагнитные колебания очень высоких энергий. Чем выше скорость электрона, тем энергичнее будут колебания, испускаемые им при торможении. В свою очередь скорость электрона зависит от температуры, которой он обладает.
Рентгеновская астрономия способна принести ответы на многие коренные вопросы о мироздании. И в этом причина того, что исследователи космоса ведущих стран объединили усилия и создали общую программу. Шесть орбитальных рентгеновских обсерваторий будут запущены в ближайшее время, и каждая из них, согласно программе, имеет четко очерченный круг задач.
Главная действующая сила.
Косми́ческое излуче́ние — электромагнитное или корпускулярное излучение, имеющее внеземной источник; подразделяют на первичное (которое, в свою очередь, делится на галактическое и солнечное) и вторичное. В узком смысле иногда отождествляют космическое излучение и космические лучи.
Космические лучи представляют собой чрезвычайно высокоэнергетические субатомные частицы — в основном протоны и атомные ядра, сопровождаемые электромагнитными излучениями, — которые перемещаются в космосе, в конечном счете достигая поверхности Земли. Они движутся практически со скоростью света, составляющей приблизительно 300 000 км/с. Космические лучи бывают двух видов: галактические и солнечные. Галактическое космическое излучение исходит от остатков сверхновых, образующихся в результате мощного взрыва на последних этапах эволюции массивных звезд, которые либо превращаются в черные дыры, либо разрушаются. Выделяемая при этих взрывах энергия ускоряет заряженные частицы за пределами нашей Солнечной системы, из-за чего они приобретают очень высокую проникающую способность, а их экранирование становится чрезвычайно трудной задачей. По сути, сверхновые действуют как огромные природные ускорители частиц. Земля постоянно подвергается воздействию галактического космического излучения. Солнечное космическое излучение состоит из заряженных частиц, испускаемых Солнцем, — преимущественно электронов, протонов и ядер гелия.
К космическим лучам относятся как заряженные, так и нейтральные частицы: атомы различных элементов от водорода до самых “тяжёлых” представителей периодической системы Менделеева, а также такие элементарные частицы, как нейтроны, электроны, мезоны и другие. Диапазон их энергий крайне велик – достаточно сказать, что он простирается более чем на 14–15 порядков величины. Потоки космических лучей сильно меняются в зависимости от энергии – при малых энергиях их значительно больше, чем при высоких и сверхвысоких энергиях.
    Более ~90% частиц космических лучей составляют атомы водорода, на гелий приходится около ~7% и менее ~1% – на более тяжёлые элементы. Атомы космических лучей лишены электронных оболочек, т.е. по сути, это – полностью ионизованные атомы, или “голые ядра”. Причина этого – взаимодействие с веществом в процессе их переноса во Вселенной. Взаимодействуя с нейтральными частицами, они теряют свои электронные оболочки (так называемый процесс перезарядки). Как показывают расчеты, средний путь, который проходят частицы от места генерации, достаточен, чтобы потерять все орбитальные электроны за счёт взаимодействий с космической.  Средой. Естественно задаться вопросом: как химический состав космических лучей соотносится с составом звезд во Вселенной, с составом ближайшей к нам звезды – Солнца? Ответ дан в таблице 4.1., где приводится относительное содержание различных элементов в составе космических лучей, на Солнце и в звёздах.
Можно видеть, что состав космических лучей приблизительно соответствует распространённости элементов во Вселенной за исключением двух случаев: во-первых, в космических лучах наблюдается значительно больше лёгких ядер (Li, Be, B) и, во-вторых, - тяжелых ядер – вблизи железа.

Максимальная измеренная энергия космических лучей превышает доступную в наземных экспериментах на 9 порядков – в миллиард раз! Насколько велика энергия частицы величиной в 1 3эВ? Энергия такой субатомной частицы величиной 3.1020 эВ приближается к энергиям макромира: она может разогнать шайбу массой 200 г до скорости 80 км/ч!   Здесь уместно сопоставить энергии космических частиц с энергиями частиц “сделанных” на Земле человеком.     Наиболее мощный ускоритель частиц, расположенный в лаборатории имени Ферми (“Фермилаб”) в Чикаго, США, может разгонять частицы до энергий только 1.8 ТэВ – 1.8 триллиона электронвольт. Даже строящийся в настоящее время гигантский ускоритель в Женеве, в Европейском центре ядерных исследований – СERN – LHC (Большой адронный коллайдер), не сможет приблизиться к энергиям космических лучей, достижимых в природе, - он будет ускорять частицы до 14 ТэВ.
    Важнейшей характеристикой космических лучей является энергетический спектр - зависимость между потоком частиц (F) и их кинетической энергией (Е). Направленный дифференциальный поток определяется количеством частиц N с энергией в диапазоне от Е до Е + Е, падающих на единицу площади в единицу времени t и в единице телесного угла :

где dS, d, dt и dE – элементы площади телесного угла, времени и энергии. В данном случае F(E) – дифференциальный энергетический спектр, в отличие от интегрального

    Поток частиц, проинтегрированный по телесному углу, носит название всенаправленного.   Ввиду большого диапазона изменения потоков и энергий космических лучей энергетические спектры частиц принято изображать в двойном логарифмическом масштабе, т.е. lg F(E) = f(lg E). Наиболее часто для аппроксимаций используется степенная функция, т.е. lg F(E)  lg , где  - (показатель спектра). В двойном логарифмическом масштабе степенная функция имеет вид прямой линии с наклоном » » (Яворский, Детлаф А.А., Лебедев А.К., Климов А.Н., 1985, М.С., Бать Г.А., 1982).
Теорема И.Р. Пригожина (1947), термодинамики неравновесных процессов:
«при внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, стационарное состояние системы соответствует минимальному производству энтропии».

В 2006 г. Джону Мазеру и Джорджу Смуту была присуждена Нобелевская премия по физике за открытие ими чернотельной формы спектра и анизотропии космического микроволнового фонового излучения. Эти результаты были получены на основе измерений, выполненных с помощью спутника COBE, запущенного NASA в 1988 г. Результаты Дж. Мазера и Дж. Смута явились подтверждением происхождения Вселенной в результате Большого взрыва. Крайне малое различие в температуре космического фонового излучения ΔT/T ~ 10-4 является свидетельством механизма образования галактик и звезд. Реликтовое излучение (или космическое микроволновое фоновое излучение) было обнаружено в 1965 г. А. Пензиасом и Р. Вильсоном. На ранней стадии эволюции Вселенной вещество было в состоянии плазмы. Такая среда непрозрачна для электромагнитного излучения − происходит интенсивное рассеяние фотонов электронами и протонами. Когда Вселенная остыла до 3000 К электроны и протоны объединились в нейтральные атомы водорода и среда стала прозрачной для фотонов. В это время возраст Вселенной составлял 300000 лет, поэтому реликтовое излучение дает информацию о состоянии Вселенной в эту эпоху. В это время Вселенная была практически однородной. Неоднородности Вселенной определяются по температурной неоднородности реликтового излучения. Эта неоднородность составляет ΔT/T ≈ 10-4 −10-5. Неоднородности реликтового излучения − свидетели неоднородностей Вселенной: первых звезд, галактик, скоплений галактик. При расширении Вселенной длина волны реликтового излучения увеличилась Δλ/λ = ΔR/R и в настоящее время длина волны реликтового излучения находится в диапазоне радиоволн, температура реликтового излучения T = 2.7 К.
Дисперсия. В 1666 году Исаак Ньютон, обратив внимание на радужную окраску изображений звезд в телескопе, поставил опыт, в результате которого открыл дисперсию света и создал новый прибор – спектроскоп. Ньютон направил пучок света на призму, а потом для получения более насыщенной полосы заменил круглое отверстие на щелевое. Дисперсия – зависимость показателя преломления вещества от длины волны света. Благодаря дисперсии белый свет разлагается в спектр при прохождении через стеклянную призму. Поэтому такой спектр называют дисперсионным. Спектральные серии в спектре водорода. Почти все звезды имеют линии поглощения в спектре. Наиболее интенсивная линия гелия расположена в желтой части спектра: D3 (λ = 587,6 нм). В спектрах звезд типа Солнца наблюдаются также линии натрия: D1 (λ = 589,6 нм) и D2 (λ = 589,0 нм), линии ионизованного кальция: Н (λ = 396,8 нм) и К (λ = 393,4 нм). Фотосферы звезд дают непрерывный спектр, пересеченный отдельными темными линиями, которые возникают при прохождении излучения через более холодные слои атмосферы звезды. По спектру поглощения (точнее, по наличию определенных линий в спектре) можно судить о химическом составе атмосферы звезды. Яркие линии в спектре показывают, что звезда окружена расширяющейся оболочкой из горячего газа. У красных звезд с низкой температурой в спектре видны широкие полосы молекул окиси титана, оксидов. Ионизированный межзвездный газ, нагретый до высоких температур, дает спектры с максимумом излучения в ультрафиолетовой области. Необычные спектры дают белые карлики. У них линии поглощения во много раз шире, чем у обычных звезд и имеются линии водорода, которые отсутствуют при таких температурах у обычных звезд. Это объясняется высоким давлением в атмосферах белых карликов.
. Анализ спектра этого излучения показал, что его зависимость от длины волны похожа на экспериментальную зависимость излучения охлаждающегося черного тела, которая описывается формулой Планка. Поэтому принадлежность реликтового излучения процессу охлаждения Вселенной после так называемого Большого взрыва была признана доказанным фактом.
Спектр наполняющего Вселенную реликтового излучения соответствует спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 кельвина. Его максимум приходится на частоту 160,4 ГГц (микроволновое излучение), что соответствует длине волны 1,9 мм.
« Последнее редактирование: Апреля 07, 2023, 11:07:35 am от Устьянцев Валерий Николаевич »

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
Солнце

Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд. Примерно 75 % – это водород, 25 % – гелий и менее 1 % – все другие химические элементы (в основном, углерод, кислород, азот).
Основной источник энергии – протон-протонный цикл. Это очень медленная реакция (характерное время протекания – 7,9∙109 лет), так как она обусловлена слабым взаимодействием. Суть реакции состоит в том, что из четырех протонов получается ядро гелия.
Наиболее распространенными элементами тяжелее водорода и гелия, в порядке убывания содержания, являются кислород, углерод, неон, азот, железо, магний, кремний, сера, аргон, алюминий, никель, натрий и кальций. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также малое количество прочих элементов.

Атмосфера.

Температура в фотосфере Солнца равна почти 5505 тысячи градусов Цельсия. Здесь солнечная радиация становится видимым светом. Солнечные пятна на фотосфере холоднее и темнее, чем в окружающей области. В центре больших солнечных пятен температура может опускаться до нескольких тысяч градусов Цельсия. Хромосфера, следующий слой солнечной атмосферы, немного холоднее — 4320 градусов. Разница температур поверхности Солнца и ядра Земли указывает на то, что в области ядра Земли происходит ядерная реакция, в результате которой образуется гелий и возникает волна энергии. Под воздействием волн энергии происходит структурно-вещественное преобразование системы Земли.
Согласно Национальной солнечной обсерватории, хромосфера буквально означает «цветная сфера». Видимый свет от хромосферы обычно слишком слаб, чтобы быть видным на фоне более яркой фотосферы, но во время полных солнечных затмений, когда луна покрывает фотосферу, хромосфера видна как красный ободок вокруг Солнца. Температура значительно повышается в короне, которая также может быть видна во время затмения, когда плазма притекает наверх. Корона может быть удивительно горячей по сравнению с телом солнца. Температура здесь варьируется от 1 млн градусов до 10 млн градусов Цельсия. Когда корона остывает, теряя тепло и радиацию, вещество выдувается в виде солнечного ветра, который иногда пересекается с Землей.
При помощи спектрального анализа исследователи выяснили, каких веществ точно нет на поверхности этой звезды. Например, хлора, ртути и бора. Однако ученые предполагают, что эти вещества, помимо основных химических элементов, входящих в состав Солнца, могут находиться в его ядре. Практически на 42% наша звезда состоит из водорода. Примерно 23% приходится на все металлы, которые есть в составе Солнца. Как и большинство параметров других небесных тел, характеристики нашей звезды рассчитываются лишь теоретически при помощи вычислительной техники. В качестве исходных данных служат такие показатели, как радиус звезды, масса и ее температура. В настоящее время ученые определили, что химический состав Солнца представлен 69 элементами. Большую роль в этих исследованиях играет спектральный анализ. Например, благодаря ему был установлен состав атмосферы нашей звезды. Также была обнаружена интересная закономерность: набор химических элементов в составе Солнца удивительно похож на состав каменных метеоритов. Этот факт – важное свидетельство в пользу того, что эти небесные тела имеют общее происхождение.» (википедия). .


Планеты Солнечной системы.
Величина планет за орбитой Юпитера уменьшается, - летучие вещества мигрируют в пространство космоса.
Химический состав атмосфер
Планеты Солнечной системы, процесс диффренции вещества и роль этого процессса

«Химические элементы  переходят — реально перемещаются — в течении геологического времени, из одной геосферы в другую.
Все меняется (в геологическом масштабе времени) и меняется не хаотически, а сохраняя некоторую направленность. Постепенно вещество земной коры все более и более дифференцируется. Идет не усреднение, а пространственное разделение элементов, минералов, горных пород. Это направленное развитие «представляет другую сторону - другой аспект - эволюционного учения» (В.И. Вернадский, 1920).
Этот вывод справедлив для планет всей Солнечной системы.
Солнце обладает мощными гравитационным и магнитным полями, которые повлияли на скорость осевого вращения и дифференциацию вещества планет.
Планеты земной группы имеют меньшую скорость осевого вращения.


Таблица 1.,  плотности планет Солнечной системы
Планета
Плотность, кг/м3
Меркурий
5430
Венера
5240
Земля
5515
Марс
3940
Юпитер
1330
Сатурн
700
Уран
1300
Нептун
1760
Плутон
2000
Луна (спутник Земли)
3346

«Газы стратосферы, находящиеся наверху, очень независимы от движения вещества на земной поверхности, и хотя существует обмен между веществом этих высоких областей, веществом стратосферы и поверхности земли, этот обмен совершается крайне медленно. Несомненно, в течение геологического времени, он не будет незаметной величиной. В тропосфере количественно чувствуются отголоски геохимических обратимых процессов» (В.И. Вернадский, 1934).
«Атмосферы планет
Химический состав. В табл. 2 представлены данные о химического составе атмосфер Венеры, Земли, Марса и Юпитера. На Венере и Марсе основным компонентами атмосферы являются СО2 и N2, на Земле О2 и N2. Причины этого различия следующие: 1) на Земле имеется много жидкой воды, которая растворяет СО2 и переводит его в осадочные породы, 2) растительный покров Земли перерабатывает СО2 в О2. Наиболее резко от земной атмосферы отличаются атмосферы Юпитера и других планет-гигантов, которые состоят глаавным образом из водорода и гелия. Из спутников планет только Титан имеет плотную атмосферу (её осн. составляющая — азот).

Табл. 2.-Химический состав атмосфер Венеры, Земли, Марса и Юпитера
Газ
Объемное содержание, %

Венера
Земля
Марс
Юпитер
Водород, H2
< 10-3
<5.10-5
-
86
Кислород O2
< 10-3
21
0,1
-
Озон O3
(?)
10-6 - 10-5
10-5
-
Азот N2
3,5
78,1
2,5
-
Сера S2
≈2.10-5
нет
нет
-
Двуокись углерода CO2
96,5
3.10-2
95
-
Водяной парH2O
≈0,2
≈0,1
0 - 0,2
*
Окись углерода CO
3.10-3
10-4
0,08
-
Метан CH4
< 10-4
1,8.10-4
4.10-4
0,04
Аммиак NH3
< 2.10-4
< 10-5
< 10-5
0,06
Двуокись серы SO2
1,5.10-2
10-4
<10-6
-
Хлористый водород HCl
4.10-5
< 10-5
<10-5
-
Фтористый водород HF
5.10-7
< 10-7
< 10-7
-
Ацетилен C2H2
< 10-6
< 10-5
< 5.10-4
2.10-6
Этан C2H6
< 10-6
< 10-5
< 4.10-4
10-4
Фосфин PH3
-
< 10-5
-
*
Инертные газы:
 
 
 
 
 
He
10-2
5.10-4
-
14
 
Ne
1,3.10-3
1,8.10-3
-
-
 
Ar
1,5.10-2
0,9
1,5
-
 
Kr
6,5.10-5
1,1.10-4
3.10-3
-
 
Xe
-
8,7.10-6
8.10-6
-
Средняя молекулярная масса
43,5
28,8
43,5
2,3
* Имеется качественное отождествление.

Вертикальная структура атмосферы определяется полем тяготения П., темп-рой атмосферы и её химическим составом. Давление в атмосфере убывает в е раз при изменении высоты на величину:
H = RT/mg       
где m - молекулярная масса газа, g - ускорение силы тяжести (см. Баромерическая формула). Величина Н называется шкалой высоты или высотой однородной атмосферы. Она явл. функцией геометрической высоты h, т. к. Т, m, g зависят от h.
Процессы конвекции и турбулентность приводят к перемешиванию газов атмосферы.  Перемешивание газов ведёт к установлению для них единой шкалы высот. Препятствует этому диффузия, которая стремится установить свою шкалу высот для каждого газа. Скорость диффузии обратно пропорциональна числу молекул газа в единице объёма (численной концентрации). В планетных атмосферах диффузия начинает преобладать над перемешиванием при концентрациях n Ј 1012-1013 см-3 (в земной атмосфере это соответствует высоте 100-120 км). Этот уровень называется гомопаузой. Часть атмосферы ниже гомопаузы называется гомосферой (область перемешивания), выше - гетеросферой (область диффузионного разделения). Наличие гетеросферы приводит к тому, что гелий и водород становятся основными компонентами на высоте несколькольких сот километров даже в атмосферах планет земной группы. Поэтому их самой внешней частью являются водородные короны. Благодаря малой молекулярной массе (m = 1) атомарного водорода, образуемая им корона простирается на многие тысячи км над Землёй. Газы внешних слоев атмосферы способны из неё улетучиваться. Этот процесс называется диссоциацией атмосферы. В результате диссипации из атмосфер плнет земной группы эффективно удаляется водород и гелий. В атмосферах планет-гигантов эти газы удерживаются благодаря сильному полю тяготения.
Происхождение планет. Предполагается, что планеты возникли одновременно (или почти одновременно) 4,6 млрд. лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре к-рого было расположено молодое Солнце» (Гуди Р., Уолкер Дж, 1976, Мороз В, 1979, Жарков В, 1983)

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
 Наши знания о составе планет довольно ограниченны. Пока что они основаны на косвенных данных — преимущественно на их массе, средней плотности, размерах и расстояниях от Солнца. Космические полеты дали более обстоятельную информацию о природе верхних слоев Венеры и Марса и доставили в земные лаборатории лунный материал, который оказался близок к составу базальтовых вулканических пород Земли. Однако о внутреннем строении и составе поверхности планет земного типа мы знаем очень мало. Тем не менее основные данные о механических свойствах планет, которые в принципе известны давно, в целом отражают их состав. Все планеты солнечной системы подразделяются на внутренние, или планеты земного типа, и на внешние, или планеты типа Юпитера. К внутренним планетам относятся близкие к Солнцу — Меркурий, Венера, Земля, Марс; к внешним — далекие Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Внутренние планеты — преимущественно твердые каменные тела, поэтому к ним также по своей природе близки астероиды и спутники планет. Наиболее важные характеристики планет представлены в таблице. Таблица 1 Планета Масса Радиус Средняя плотность, г/см3 Средняя плотность при нулевом давлении, г/см3 Скорость убегания, км/с Альбедо Внутренние планеты Луна 0.0123 0,273 3,35 3,31 2,37 0,067 Меркурий 0.0543 0,333 5,62 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 (хондритовые) <0,00013 < 0,058 ~ 3,5 3,5.
— Внешние планеты Юпитер 318,35 10,97 1,35 — 57,5 0,67 Сатурн 95,3 9.08 0,71 — 33,1 0,69 Уран 14,54 3,72 1.58 — 21.6 0.33 Нептун 17.2 3.38 2.47 — 24.6 0.64 Плутон 0,0337 0.54 2.0 — — 0.14 Существенной величиной, по которой мы можем судить о составе планет (общем их составе), является их плотность. Средняя плотность планет (в г/см3) получается как результат деления их массы на объем d=M/V. Из таблицы видно, что средняя плотность планет неодинакова. Внутренние планеты земного типа, сложенные преимущественно твердым материалом, отличаются высокой плотностью (3,35-5,6 г/см3). У внешних планет плотность низкая (1,58-0,68 г/см3), что свидетельствует об их газовом составе. Действительно, Юпитер и близкие к нему планеты, по расчетным данным, состоят в основном из газов, среди которых первое место принадлежит водороду — наиболее распространенному элементу космоса. Преобладающие химические элементы и соединения вещества планет Для понимания химической природы земного шара 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 Луне. Внутренние планеты Меркурий — ближайшая к Солнцу планета — имеет самую высокую плотность. Поскольку период собственного вращения Меркурия равен периоду его обращения вокруг Солнца, то он все время повернут к Солнцу одним полушарием. На освещенной стороне Меркурия температура достигает 625° К, а на темной поверхности, вероятно, всего лишь 10—20° К. На неосвещенной поверхности большинство газов должно замерзать, а на освещенной, горячей стороне, молекулы обычных газов должны приобретать тепловые скорости, превышающие скорость улетучивания с поверхности. Поэтому Меркурий практически не имеет атмосферы. Возможно, на нем есть небольшая неустойчивая аргоновая атмосфера как продукт распада радиоактивного К40, сосредоточенного в твердом теле планеты. Венера по размерам и плотности наиболее приближается к нашей Земле. Она также обладает наиболее мощной, плотной и теплой атмосферой из всех планет земной группы. По данным межпланетных станций «Венера-4, 5, 6, 7», атмосфера планеты на 93—07% состоит из СО2. Обнаружено присутствие О2, N2, H2O. Температура атмосферы у поверхности достигает 747 ±20° К, давление 90 атм. Обилие CO3 можно объяснить процессом разложения карбонатов при высоких температурах. Подобным же образом происходит разложение и других карбонатов с образованием CO2. Свободный кислород на Венере образуется в результате разложения Н2O под действием солнечной радиации. Другой продукт разложения — водород — легко, теряется верхними слоями атмосферы. Это приводит к медленной вековой потере воды, и Венера постепенно высыхает. При высоких температурах поверхности практически вся вода на Венере находится в атмосфере в парообразном состоянии. Наличие светлого водяного пара определяет высокую отражательную способность планеты — 76% падающего на нее солнечного света. Земля является самой крупной из всех внутренних планет. В то же время она имеет наиболее крупного спутника — Луну, которая по массе составляет 1/81 часть массы Земли. По своему составу азотно-кислородная атмосфера Земли резко отличается от атмосфер других планет и является продуктом жизни. Большая часть атмосферного аргона Земли имеет радиоактивное происхождение от распада К40 в земной коре. Луна представляет собой твердое тело, лишенное атмосферы и состоящее из силикатного материала. Невооруженным глазом уже давно иа поверхности нашего спутника были замечены темные и светлые участки. Большие темные области на поверхности Луны еще первыми исследователями, использовавшими телескоп, были названы морями. Но мы теперь знаем, что на Луне 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 ямы горных цепей и кратеров. Особенно много кратеров. Самые большие из них названы в честь выдающихся деятелей науки и культуры — кратеры Тихо, Коперник, Кеплер, Аристарх, Эратосфен, Платон и др. Самый крупный кратер — Гримальди, диаметром свыше 200 км. Кольцеобразные валы кратеров часто имеют высоту порядка 6 км. Поверхность Луны образована темным материалом. Об этом свидетельствует малая отражательная способность лунной поверхности. Луна отражает только 7% падающих 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 оранжевые тона. Самые светлые области похожи на белый песок, самые серые — на темные сланцы. По свидетельству американского космонавта Н. Армстронга, побывавшего на Луне, «в общем, исследованный нами район по освещенности может сравниться с пустыней, а его цвет напоминает цвет сухого цемента или песчаного пляжа. При выходе из кабины мы неожиданно обнаружили, что обломки пород и частицы лунного грунта имеют темно-серый или угольно-серый цвет». Изучение орбит искусственных спутников Луны показало, что под поверхностью лунных морей находятся концентрации тяжелого вещества, которые получили название масконов. Одна из самых больших гравитационных аномалий лунного шара — в области моря Дождей. Первые исследования лунных пород позволили выделять среди них четыре типа: пузырчатые со стекловидными пузырьками (тип A), полнокристаллические (тип B), лунные брекчии — сцементированные породы, обломки кристаллического материала (тип C) и россыпи тонкого материала (тип D), 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 Бурь и Изобилия); из горных районов с кольцевыми структурами (места посадок «Аполлона-14» и автоматической станции «Луна-20»). Изучение состава лунных пород, собранных преимущественно из районов морей, показывает, что по соотношению основных компонентов он больше всего согласуется с составом полевошпатовых ахондритов — эвкритов. Наиболее вероятным источником вещества Луны могли быть хондриты с повышенным содержанием силикатного железа и не имеющие металлической фазы. По сравнению с земной корой и наиболее близкими к лунным породам базальтами в исследованных породах Луны обнаружено гораздо больше железа, титана, циркония, редких земель и других химических элементов. Элементы с повышенным содержанием в лунных породах обладают некоторыми общими геохимическими свойствами. Отдельные ряды элементов в больших периодах таблицы Д. И. Менделеева образуют так называемые геохимические семейства и находятся по соседству друг с другом. Геохимические семейства объединяют элементы с общими химическими и геохимическими свойствами, определяемыми близким характером внешней электронной оболочки их атомов. Учитывая изложенное выше, можно прийти к выводу, что повышенное содержание ряда химических элементов у поверхности Луны не является случайным, а носит вполне определенный закономерный характер. Так, в поверхностных породах Луны особенно резко выражены элементы семейства железа, молибдена, редких земель. Правда, для редких элементов имеется исключение в отношении одного элемента — европия. Он содержится в скудном количестве по сравнению с другими редкоземельными элементами. Таким образом, элементарный химический состав исследованных лунных пород отражает в первую очередь высокотемпературные условия их образования. Действительно, все до сих пор исследованные лунные породы изверженного вулканического происхождения. Они возникли в результате остывания силикатного расплава, обогащенного железом, — лунные лавы излились из более глубоких горизонтов лунного шара. Лунные породы состоят из немногих минералами. Наиболее распространенные из них следующие: Пироксен Плагиоклаз Ильменит Оливин В лунных породах также обнаружены разновидности кремнезема — кристобалит и тридимит, калиевый полевой шпат, апатит, обогащенный редкими землями, бадделит, биотит, амфибол, кальцит. Встречаются и такие минералы, как пироксенманганит, ферропсевдобрукит и хромотитанистая шпинель. Эти минералы, естественно, отражают повышенное содержание титана, хрома и марганца в материале лунных пород. Все лунные минералы лишены следов воздействия водных растворов, и все лунные породы представляются исключительно сухими; Ничтожные доли окисного железа и преобладание его закисных форм свидетельствуют о недостатке кислорода в процессе формирования лунных пород. Особый интерес представляет измерение изотопного состава химических элементов Лупы. Главные химические элементы показали изотопные соотношения, равные тем же соотношениям на Земле. Это говорит в пользу общего происхождения вещества Земли и Лупы в далеких древних космических системах. Измерение отношений изотопов в отдельных минеральных фракциях лунных пород позволило установить температуры, при которых кристаллизовались эти породы. Крупно- и мелкозернистые лунные породы показали отношение изотопов, которое соответствует изотопному равновесию при 1100—1300° С, что, вероятно, соответствует температуре кристаллизации. Распад радиоактивных изотопов помогает решить вопрос о возрасте лунных пород как времени, прошедшем с момента их кристаллизации. В районе Моря Спокойствия возраст кристаллических пород — 3,7 млрд. лет. Такие древние породы для нашей земной коры являются исключительно редкими. Определение соотношений изотопов стронция и свинца из лунных пород позволило рассчитать возраст Луны как самостоятельно существующей планеты. Он оказался равным 4,6 млрд, лет, хорошо согласуясь с возрастом большинства изученных метеоритов разного типа и состава. Тщательные поиски сложных органических соединений в материале лунных пород привели к открытию в малых количествах простейших соединений углерода. В одном грамме лунной пыли обнаружены также аминокислоты порядка 1×10-8 г. Плотность кристаллических пород Луны 3,1—3,2 г/см3, в то время как средняя плотность Луны 3,35 г/см3. Столь малое различие плотностей свидетельствует о слабой химической дифференциации Луны в целом. Это позволяет заключить, что Лупа есть сферическое тело, сложенное почти целиком силикатным материалом. Марс из всех внутренних планет наиболее удален от Солнца и обладает самой низкой плотностью.

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
Благодаря исследованиям космическими аппаратами «Маринер-4, 6, 7, 8, 9» и «Марс-1, 2, 3» было установлено, что поверхность планеты покрыта многочисленными кратерами, однако обширная область Хеллас совсем лишена кратеров и похожа на поверхность Лупы. Наблюдаются три типа поверхности Марса: светлые — «материковые» районы, желтые — «морские» и белоснежные — полярные шапки. Большая часть поверхности планеты имеет оранжевую окраску, что, по данным оптических характеристик и радиоастрономии, указывает на мелкозернистый характер раздробленных силикатных пород, покрытых пленкой окислов железа. Атмосферное давление у поверхности Марса не превышает 6 мм рт. ст., т. е. на два порядка ниже, чем на Земле. Основным компонентом атмосферы Марса является С02, количество которого, вероятно, превышает 50%, обнаружены примеси NO2, содержание O2 и N пренебрежительно малое. В атмосфере планеты присутствуют пары воды, а также аэрозоли, с которыми связаны «пыльные бури». Температура поверхности Марса изменяется в зависимости от широты и на границе полярных шапок достигает 140—150° К. При таких температурах углекислый газ должен вымерзать. Отсюда можно предположить, что полярные шапки Марса состоят из замороженной углекислоты толщиной слоя в несколько метров. В полярных областях Марса должно вымораживаться значительное количество водяного пара, что способствует образованию ледников. А. Биндер в 1969 г. теоретически исследовал внутреннюю структуру Марса, основываясь на свойствах материала мантии Земли и очень точном определении радиуса и массы Марса по данным измерений космического аппарата «Марииер-4». Теоретическое моделирование показало вероятность того, что Марс имеет внутреннее железное ядро с радиусом 790—950 км, занимающее от 2,7 до 4,9% объема планеты. Состав оболочки — мантии — Марса не должен существенно отличаться от состава земной мантии. Температура внутри Марса должна быть между 800 и 1500° С, т. е. значительно ниже, чем в недрах Земли. В 1948 г. английский астроном Г. Рамзей выдвинул гипотезу о том, что все внутренние планеты имеют одинаковый состав, а различие в их средней плотности определяется разной степенью сжатия вещества под влиянием высоких давлений, пропорциональных массам планет. В частности, существование ядра Земли объяснялось фазовым переходом силикатного вещества в металлическое состояние, вызванное высоким давлением. Однако если бы внутренние планеты имели одинаковый химический состав, а уплотнение в центральных частях определялось бы массой самой планеты, тогда в последовательном ряду планет возрастания их массы — Меркурий, Марс, Венера, Земля — мы бы наблюдали последовательное возрастание плотности. На самом деле, как можно видеть по данным табл. 5, маленький Меркурий имеет более высокую плотность, чем более массивные Марс или Венера. Поэтому можно заключить, что внутренние планеты имеют разный химический состав. При оценке их состава в основном представляют интерес величины средней плотности, вычисленные для нулевого давления в центре планет. Различие состава в данном случае, скорее всего, определяется различным соотношением силикатного (плотность 3,3 г/см3) и металлического железоникелевого материала (плотность 7,23 г/см3). Таким образом, наиболее вероятной причиной различия плотностей внутренних планет солнечной системы является разное соотношение силикатного и металлического (железоникелевого) материала. Развитие этих представлений за последнее время получило большую популярность. В то же время дискуссионным остается вопрос о распределении внутри планет металлической и силикатной частей — находятся ли они вместе и распределяются равномерно по всему объему каждой из планет или же сосуществуют раздельно — металлическая фаза в виде внутреннего ядра, а силикатная в виде оболочки — мантии разной мощности. На основании имеющихся данных в области геохимии и космохимии можно предполагать наличие центральных металлических ядер внутри планет земного типа. Такой вывод больше соответствует всему известному и находит подтверждение со стороны таких метеоритов, как железные, железокаменные и ахондриты. Однако хондриты, которые отражают химически недифференцированный материал, видимо, являются обломками астероидов, в которых не смогла завершиться дифференциация. Из сказанного следует, что разная плотность внутренних планет определяется главным образом различием их химического состава. Более плотные планеты содержат больше металлического железа, менее плотные — меньше. Но, очевидно, различие в составе характерно не только для главных элементов (О, Si, Fe, Mg, Са, Al, Na), но и для всех других химических элементов таблицы Д. И. Менделеева. Во всяком случае данные по распространению многих редких элементов в метеоритах разных классов, полученные за последнее время, вполне подтверждают такое предположение. Обращает на себя внимание пространственная закономерность состава внутренних планет — пропорция металлического железа в ближайших к Солнцу планетах выше, чем в планетах более отдаленных. Это хорошо видно при сравнении близкого к Солнцу Меркурия и далекого от него Марса. По-видимому, в данном случае имеет место важная космохимическая закономерность, которая должна быть объяснима теорией происхождения солнечной системы. - Источник: Химический состав планет (энциклопедия).
Внешние планеты. По составу, строению и размерам внешние планеты солнечной системы резко отличаются от внутренних планет земной группы. Внешние планеты имеют малую плотность, что определяется их газовым составом. Причем ведущим элементом этих планет являются водород и его соединения. По некоторым оценкам Юпитер содержит 78% водорода по весу, а Сатурн 63%. Уран и Нептун имеют более высокие средние плотности, и, вероятно, пропорция водорода в них ниже. В спектрах протяженных атмосфер внешних планет отмечаются сильные полосы метана, а также полосы молекулярного водорода. Кроме того, в спектрах Юпитера и Сатурна наблюдаются слабые полосы аммиака. Однако на Уране и Нептуне аммиак находится в замороженном состоянии, поскольку температура поверхности этих планет очень низкая, порядка -210° С. При таких температурах большинство газов переходит в жидкое и твердое состояния. По некоторым косвенным данным, можно допустить, что в составе внешних планет имеется много гелия. Таким образом, крупные внешние планеты солнечной системы по своему атомарному элементарному составу во многом близки к составу Солнца. Они сложены преимущественно из легких компонентов — H, Не, СН4, NH3, H2O. Сохранность этих веществ в составе больших планет связана с высокими значениями масс самих планет, а также с низкими температурами внешних краевых областей солнечной туманности, от которой они произошли. Изложенные выше данные позволяют прийти к определенным выводам, имеющим прямое отношение к вопросам происхождения солнечной системы. Планеты солнечной системы различаются по своему химическому составу. Внутренние планеты сложены в основном твердыми телами, внешние — преимущественно газами. Среди внутренних планет также имеется различие в составе — ближайшие к Солнцу планеты более плотные, чем отдаленные. Различие в составе внутренних планет, по-видимому, обусловлено теми же причинами, что и различие в составе метеоритов, т. е. планеты более плотные содержат больше металлической (железоникелевой) фазы и меньше силикатной. Максимальное содержание железа, вероятно, характерно для Меркурия, минимальное для Луны, в которой большая часть железа находится в силикатах. Различие состава планет свидетельствует о химическом и физическом фракционировании элементов в процессе образования солнечной системы. Фракционирование определялось различной степенью окисления вещества в зависимости от расстояния от Солнца. Гигантские внешние планеты солнечной системы возникли из вещества, чрезвычайно близкого к составу Солнца, и процессы фракционирования при их образовании проявились в незначительной степени.(энциклопедия).

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
«В органической химики называют такие химические вещества, молекулы которых содержат атомы углерода, связанные с другими химическими элементами. Это могут быть как небольшие молекулы вроде простейших углеводородов или спиртов, так и намного более сложные. И самое главное, «органика» совсем не обязательно имеет биологическое происхождение: органические молекулы могут образовываться из неорганических веществ и реагировать друг с другом без какого-то бы ни было участия жизни» ( Максим Абаев).
"Мы показали, что комета Чурюмова-Герасименко появилась на свет в результате "мягкого" гравитационного коллапса облака из пыли и гальки. К сожалению, мы пока не можем сказать, как возникли половинки ее "гантели" – были ли они отдельными небесными телами, которые столкнулись уже после своего рождения, или же они являются частью единого целого", — рассказывает Юрген Блум (Jurgen Blum) из Института геофизики и внеземной физики в Брауншвейге (Германия).
Комета Чурюмова – Герасименко
16:00 06.07.2015
На комете 67Р (Чурюмова – Герасименко), богата органическими соединениями. Однако ни орбитальный аппарат Rosetta, ни зонд Philae не были оборудованы приборами, позволяющими искать следы жизни.
Средний состав найденных молекул можно описать формулой C1H1,56O0,134N0,046S0,017, что идентично растворимому органическому веществу из хондритных метеоритов и включает в себя множество цепочечных, циклических и ароматических углеводородов в примерном соотношении 6:3:1. Некоторые молекулы были впервые достоверно обнаружены в коме комет — это нонан (C9H20), нафталин (C10H8), бензиламин (C7H9N), бензойная кислота (C7H6O2), этилен (C2H4) и пропен (C3H6).
За два года работы вблизи кометы «Розетта» нашла на ней ксенон, иней, прекусоры сахаров, высокомолекулярные органические вещества, не обычные скалы, увидела смену окраски ядра и в комемете, а также впервые в истории высадила на комету зонд «Филы» (Александр Войтюк).
Космический аппарат «Rosetta» впервые однозначно обнаружил твердое «органическое» вещество в виде сложных углеродсодержащих молекул.

30. 03. 2009.
Испанские и французские астрофизики определили полосу в инфракрасном диапазоне, которая служит для отслеживания присутствия органических веществ, богатых кислородом и азотом в частицах межзвёздной пыли. Если какой-либо телескоп зафиксирует такую полосу, может подтвердиться присутствие в космосе аминокислот и других веществ, которые являются предшественниками жизни.
Гуиллермо Муноз, исследователь из Центра астробиологии Национального института аэрокосмической техники (ИНТА), утверждает: “Нам удалось доказать в лабораторных условиях, что органический материал, содержащий пребиотиеское вещество, известный как жёлтое вещество, обладает очень характерной полосой поглощения, которую можно искать в тех областях космоса, в которых присутствуют пылевые частицы, в попытке обнаружить подобные субстанции”.
Учёный объясняет, что пылевые частицы, которые часто наблюдаются в межзвёздных облаках и вокруг молодых звёзд, обычно “окружены крошечными оболочками льда, богатыми водой и другими простыми молекулами, такими как оксид углерода (CO), метанол (CH3OH) или аммиак (NH3), на которые падает свет и космические лучи”.
Муноз и его французский коллега Эммануэл Дартуа из Института космической астрофизики в Париже, воссоздали эти межзвёздные условия в лаборатории, смешав различные газы при очень низком давлении и температуре (-263ºC), а затем подвергли межзвёздный лёд воздействию излучения, которое формируется с помощью ультрафиолетового света. В результате образовалось жёлтое вещество, желтоватая субстанция, богатая углеродом, так же вместе с водородом, азотом и множеством кислородных соединений.
Это вещество состоит из большого числа органических молекул, таких как карбоновые кислоты, глицин и другие аминокислоты.
Полоса поглощения жёлтого вещества расположена в пределах 3.4 микрометров в средней инфракрасной области спектра, а когда она отображается на графике, её контур имеет две характерные вершины.
Это позволяет определить данную полосу в областях формирования планет, похожих на нашу солнечную туманность и объекты Солнечной Системы, считает Муноз. Более того, по его словам, синтез органических составляющих через облучение может указывать на присутствие этих веществ в кометах, таких как комета Галлея, и может объяснить изотопный состав углеродистого материала, который был обнаружен в межзвёздной пыли и типах метеоритов, богатых углеродом, известных как углеродистые хондриты.  До сих пор учёные не наблюдали инфракрасную полосу жёлтого вещества в межзвёздном пространстве, то же относится и к Солнечной Системе, но они утверждают, что причиной этому может быть ограниченность технического оборудования.
Что касается углеродистых хондритов и межзвёздной пыли, оба содержат углерод, который связан с изотопами тяжёлого водорода (прежде всего дейтерий 2H) и азотом (15N), характерными для химических реакций при очень низких температурах, таких как те, которые происходят при облучении льда, но тип метеоритного углерода отличается от жёлтого вещества.
Пребиотические вещества, которые образуются при облучении льда, теряют свои органические свойства и высокое содержание водорода, азота и кислорода, при нагревании более чем до 300 ºC; это происходит вблизи Солнца.
Космический модуль Розетта, принадлежащий Европейскому Космическому Агентству, попытается определить аминокислоты и другие молекулы, относящиеся к добиологическим, в ядре кометы 67P. Чурюмов-Герасименко, когда достигнет её в 2014.
 (infuture.ru).
Метеорит возрастом 4,6 миллиарда лет подтвердил теорию происхождения воды на Земле
Камень родом примерно из самого начала нашей Солнечной системы помогает разгадать тайну происхождения воды на Земле. Дело в том, что он содержит воду, по своему составу схожую с водой на нашей планете. Естественные науки Науки о Земле 4325
17.02.2023, ПТ, 14:58, Москва.
Атмосфера Меркурия и ядро.
 Сильно разряжена, поэтому газов в ней немного. Из них 42% приходится на кислород, 29% – на натрий и 22% на водород. Гелий составляет 6% меркурианской атмосферы, на остальные газы приходится доля не более 0,5%. Почему в атмосфере так много натрия, если он не является газом? Он появляется в ней из поверхности планеты, когда ее «обдувает» солнечный ветер. Из-за малого количества других газов и близости к Солнцу доля натрия оказывается столь высокой. Отдельно стоит отметить, что на Меркурии есть и вода. Водяной пар присутствует на дне некоторых кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, расположены льды. Однако воды в жидком состоянии на Меркурии нет (0.55% - криптои, аргон, углекислый газ, моноксид углерода, метан, пары воды, закись азота и др.).
Согласно данным космического агентства NASA, по своему химическому составу она состоит из 42% кислорода (О2), 29% натрия, 22% водорода (Н2), 6% гелия, 0,5% калия. Остальную незначительную часть составляют молекулы аргона, диоксида углерода, воды, азота, ксенона, криптона, неона, кальция (Са, Са +) и магния.
Меркурий получает в семь раз больше тепла и света, чем Земля, поэтому температура его поверхности колеблется от +430°C днём до −190°C ночью. Это самый большой температурный перепад в солнечной системе. 
Радиоактивный распад элементов в коре Меркурия является источником гелия, а также аргон-40, образующегося в результате распада слаборадиоактивного природного изотопа калий-40. Присутствуют водяные пары, выделяющиеся в результате ряда процессов, таких как удары комет о поверхность планеты, образование воды из водорода солнечного ветра и кислорода, содержащегося в оксидах  пород и минералов, сулимация льда, который, возможно, находится в постоянно затенённых полярных кратерах. Нахождение значительного числа связанных с водой ионов, таких как O+, OH− и H2O+, стало неожиданностью для исследователей. Так как значительное число этих ионов было найдено в окружающем Меркурий космосе, учёные предположили, что они образовались из молекул воды, разрушенных на поверхности или в экзосфере планеты солнечным ветром.
Максимальная температура поверхности Меркурия, зарегистрированная датчиками, +410 °С. Средняя температура ночного полушария равна -162 °С, а дневного +347 °С (этого достаточно, чтобы расплавить свинец или олово). Перепады температур из-за смены времен года, вызванной вытянутостью орбиты, на дневной стороне достигают 100 °С. На глубине 1 м температура постоянна и равна +75 °С, ведь пористый грунт плохо проводит тепло. Органическая жизнь на Меркурии исключается.
Все планеты земной группы (а Меркурий относится к ним) имеют схожее строение, а потому их химические составы близки. Но у Меркурия есть несколько отличительных черт. Ядро планеты состоит из двух металлов – железа и никеля, причем концентрация железа аномальна высока. Особенность планеты заключается в том, что ее ядро является жидким.
В мантии Меркурия преобладают силикаты – вещества, содержащие в своем составе кремний. В основном это различные формы перидотитов – оливин и пироксен. Помимо кремния в мантии высока концентрация железа, магния, марганца, кальция и кислорода. Кора состоит из базальтов и иных химических соединений. В базальте содержится около 42-53% оксида кремния (кремнезема), ещё 15% приходится на оксид алюминия. Велика доля ультраосновных горных пород, содержащих 30-45% кремнезема. Большое распространение имеют кимберлиты, ильмениты, дуниты. В целом Меркурий по своему составу близок к Луне. Алюминий, кальций, титан и железо находятся в дефиците, а магний и сера – в избытке.
Интересный факт: диаметр Меркурия примерно в 3 раза меньше земного (12742 км), масса — в 18 раз меньше. По размерам данная планета уступает некоторым спутникам, которые встречаются в Солнечной системе. Несмотря на указанные особенности, Меркурий считается плотной планетой. По этому показателю он только в 2 раза уступает Земле.
Экваториальный адиус Меркурия 2340 км.
Планета относится к земной группе, у нее нет естественных спутников. Имеет крупное железно-никелевое ядро, составляющее почти 3⁄4 ее диаметра. Циркуляция расплавленного металла в ядре создает условия для образования магнитного поля. Оно слабее, чем у Земли, примерно в 100 раз.

Оффлайн Устьянцев Валерий Николаевич

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 793
В центре Меркурия — ядро, покрытое мантией и слоем коры. Если внутреннее строение Земли включает твердый центр и жидкую часть, то сплав, наполняющий центр Меркурия, постоянно находится в жидком агрегатном состоянии. Радиус расплавленного центра планеты — 1800 км. Сверху ядро покрывает силикатная мантия, ее толщина около 500 км.
Необычны непропорционально крупные размеры ядра этого небесного тела. Центр Земли, например, составляет 16% от объема небесного тела, тогда как центр Меркурия занимает 70%.
Толщина твердого слоя коры планеты по разным данным составляет от 100 до 300 к.
Основные химические элементы, которые формируют планету, — железо и никель. Они находятся в расплавленном состоянии и наполняют крупное ядро. Установлено, что доля железа в сплаве ядра выше, чем у остальных планет Солнечной системы.
Радиус ядра составляет 2000 км. В то время как кора из различных минералов почти в четыре раза меньше! Для сравнения на других планетах Солнечной системы совершенно другое соотношение. К примеру, на Земле, Марсе или Венере само ядро меньше, чем минеральные оболочки. Поэтому ученые называют Меркурий – одной из самых необычных и интересных планет. Ведь долгое время эту закономерность никто не могу объяснить. Чем дальше планета от Солнца, тем меньше металла в ядре.

Атмосфера Венеры и ядро.
Существенный вклад в изучение как атмосферы, так и поверхности Венеры внесла миссия СССР с одноименным названием. Первым космическим кораблем, отправленным к планете и совершивший пролет мимо планеты был «Венера-1» разработанный Ракетно-космической корпорацией «Энергия» имени С.П. Королёва (сегодня НПО «Энергия). Несмотря на то, что с этим кораблем, как и с несколько другими аппаратами миссии связь была потеряна, были те которые смогли не только изучить химический состав атмосферы, но и даже достичь самой поверхности.
Первым кораблем, запущенным 12 июня 1967 года, который смог провести исследования атмосферы был «Венера-4».
Воздушная оболочка главным образом состоит из углекислого газа 96,5 % и азота 3,5, а также примесей, включающих в себя:
Сернистый газ, аргон, водяной пар, угарный газ — СО, гелий, неон, хлороводород и фтороводород. Плотность атмосферы составляет 92 бар или 9,2 МПа.
Атмосфера Венеры крайне жаркая и сухая. Температура на поверхности достигает своего максимума, примерно у отметки 480°С. В атмосфере Венеры содержится в 105 раз больше газа, чем в атмосфере Земли. Давление этой атмосферы у поверхности очень велико, в 95 раз выше, чем на Земле.
В 1970 г. первый космический корабль, прибывший на Венеру, смог выдержать страшную жару лишь около одного часа — этого как раз хватило, чтобы послать на Землю данные об условиях на поверхности. Российские летательные аппараты, совершившие посадку на Венеру в 1982 г., послали на Землю цветные фотографии с изображением острых скал.
Атмосфера, из углекислого газа. Атмосфера Венеры разделена на несколько слоёв. Наиболее плотная часть атмосферы — тропосфера, начинается на поверхности планеты и простирается вплоть до 65 км. Ветры у раскалённой поверхности слабые, однако в верхней части тропосферы температура и давление уменьшаются до земных значений, и скорость ветра возрастает до 100 м/с. Углекислый газ фактически является уже не газом, а сверхкритическим флюидом.
Тропосфера Венеры содержит 99 % всей атмосферы планеты по массе. 90 % атмосферы Венеры находится в пределах 28 км от поверхности. На высоте 50 км атмосферное давление примерно равно давлению на поверхности Земли.
На ночной стороне в верхних слоях атмосферы Венеры зондом Venus Express обнаружены стоячие волны. 
Лёгкие газы, в том числе водяной пар, постоянно сдуваются солнечным ветром через индуцированный хвост магнитосферы. Предполагается, что около 4 миллиардов лет назад атмосфера Венеры была больше похожа на земную, а на поверхности была жидкая вода.
Пpиxoдитcя дeлaть вывoды нa ocнoвe пoкaзaтeля плoтнocти, кoтopый лишь нeмнoгo уcтупaeт Зeмлe. Toгдa ядpo Beнepы мeтaлличecкoe, пpocтиpaeтcя нa З000 км, a вoкpуг cocpeдoтoчeнa З000-килoмeтpoвaя мaнтия и 50 км кopы. Пoкa нeт тoчнoй увepeннocти в жидкoм cocтoянии ядpa. Oбычнo мaгнитнoe пoлe гeнepиpуeтcя имeннo пpи кoнвeкции жидкoгo ядpa. Boзмoжнo, oнo зacтылo или жe пpocтo нe xвaтaeт тeмпepaтуpнoгo oтличия мeжду внeшним и внутpeнним cлoeм.
Атмосфера Земли и ядро.
Главные составляющие атмосферы это азот (около 79%) и кислород (20%). Оставшийся процент (1%) приходится на следующие газы: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, двуокиси серы и азота, закись азота и окись углерода, входящих в этот один процент.
Кроме того, в воздухе содержится водяной пар и твердые частицы (пыльца растений, пыль, кристаллики соли, примеси аэрозолей). В атмосфере содержатся и другие оксиды азота, пропан и другие углеводороды» (Википедия).
Температура в тропосфере с высотой понижается в среднем на 6 ° C на 1 км, а давление — на 11 мм рт. в. на каждые 100 м. Условной границей тропосферы считают тропопаузы, в которой снижение температуры с высотой прекращается. Стратосфера — от тропопаузы до стратопаузе, которая расположена на высоте около 50-55 км. Характеризуется незначительным увеличением температуры с высотой, которая достигает локального максимума на верхней границе. На высоте 20-25 км в стратосфере располагается слой озона, который защищает живые организмы от губительного воздействия ультрафиолетового излучения. Значение атмосферы. Несмотря на то, что масса атмосферы составляет лишь одну миллионную долю массы Земли, она играет решающую роль в различных природных циклах (круговороте воды, углеродном цикле и азотном цикле).
Атмосфера является промышленным источником азота, кислорода и аргона, которые получают путем фракционной дистилляции сжиженного воздуха.
Ученым удалось определить, что примерно на 85% ядро состоит из железа, на 10% — из никеля. Состав остальных 5% установить пока не представляется возможным, но исследователи предполагают, что это может быть углерод или кислород.
Представить состав ядра можно методами изучения близких по составу материалов, например железных метеоритов, представляющих собой фрагменты ядер астероидов. Ученым удалось определить, что примерно на 85% ядро состоит из железа, на 10% — из никеля. Состав остальных 5% установить пока не представляется возможным, но исследователи предполагают, что это может быть углерод или кислород. Внутренне ядро — самый центр Земли диаметром 1,3 тыс. км, размером с Плутон. Это очень плотный и горячий шар, состоящий в основном из железа плотностью 12,8–13 г/см3. Температура внутреннего ядра достигает 6000° и значительно превышает точку кипения, но из-за высокого атмосферного давления ядро не плавится и остается твердым. В 2015 г. группа геологов под руководством профессора Сяодуна Суна из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне пришла к неожиданному открытию: стало известно, что внутреннее твердое ядро двойное — в нем находится еще одно, в два раза меньше. Исследователи полагают, что состав третьего ядра не железно-никелевый, а какой-то другой. А его кристаллы повернуты не с севера на юг, вдоль магнитного поля Земли, а с запада на восток.  Информация взята с портала «Научная Россия/
Что касается внешнего ядра, оно располагается на глубине 2,3 тыс. км под уровнем моря и имеет толщину 2,2 тыс. км. Внешнее ядро состоит из железа и никеля, как и внутреннее, но в жидком состоянии — давления гравитации недостаточно для затвердевания раскаленного металла. Жидкость находится в постоянном движении и образует магнитное поле, которое защищает планету от космического излучения.  Информация взята с портала «Научная Россия.
Внутренне ядро — самый центр Земли диаметром 1,3 тыс. км, размером с Плутон.
Глубина залегания внешнего ядра — 2200 км.
Атмосфера Марса и ядро.
Основным компонентом в обеих средах является двуокись углерода (95% для Марса, 97% для Венеры), но есть большое отличие – парниковый эффект на Марсе отсутствует, поэтому температура на планете не превышает 20°C, в отличие от 480°С на поверхности Венеры. Такая огромная разница связана с разной плотностью атмосфер этих планет. При сопоставимой плотности,  атмосфера Венеры чрезвычайно мощная тогда как Марс обладает довольно тонким атмосферным слоем. Проще говоря, если бы толщина атмосферы Марса была более значительна, то он напоминал бы Венеру. Кроме того Марс обладает очень разреженной атмосферой, —  атмосферное давление составляет лишь около 1% от давления Земле. Это эквивалентно давлению в 35 километров над поверхностью Земли. Нижняя атмосфера.
От поверхности до высоты 20—30 км протягивается тропосфера, где температура падает с высотой. Верхняя граница тропосферы колеблется в зависимости от времени года (температурный градиент в тропопаузе меняется от 1 до 3 град/км при среднем значении 2,5 град/км). 
Углекислый газ — основной компонент (95,32 %).
 Азот (2,7 %) в настоящее время активно диссипирует в космос. В виде двухатомной молекулы азот устойчиво удерживается притяжением планеты, но расщепляется солнечным излучением на одиночные атомы, легко покидая атмосферу.
   Аргон (1,6 %) представлен относительно устойчивым к диссипации тяжелым изотопом аргон-40.  Озон — его количество сильно меняется в зависимости от температуры поверхности: оно минимально во время равноденствия на всех широтах и максимально на полюсе, где зима, кроме того, обратно пропорционально концентрации водяного пара. Присутствует один выраженный озоновый слой на высоте около 30 км и другой — между 30 и 60 км.  Вода.  Метан. Начиная с 2003 года, появляются сообщения о регистрации выбросов метана. При этом речь идёт о крайне малых величинах — 0,7 ppbv— 1,3 ppbv) в качестве фонового значения и 7 ppbv для эпизодических всплесков, что находится на грани разрешимости. В 2013 году инструмент для измерения содержания метана, установленный на марсоходе Кьюриосити, обнаружил метан в атмосфере Марса. В 2019 году зафиксированы новые данные, причём эти наблюдения в три раза превышают уровень газа, зафиксированный шесть лет назад.
Ядро, абсолютно жидкое, в отличие от земного. Авторы исследования выяснили, что радиус ядра Марса составляет около 1 830 км. Это около половины радиуса земного ядра, но при этом на 200 километров больше, чем предполагали учёные.  Российские ученые обнаружили, что магнитосфера Марса устроена сложнее и включает в себя оболочку из разогретых атомов верхней ионосферы планеты и более энергичных ионов.
Анализируя данные американского зонда MAVEN-1, ученые установили, что "дневная" (обращенная к Солнцу) магнитосфера существует у Марса постоянно. Она включает в себя тонкую оболочку, возникающую между потоками обтекающего планету солнечного ветра и ионосферой планет "Сравнительно недавно мы нашли, что имеется два разных "сорта" магнитосферы Марса в зависимости от некоторых внешних условий. Оказалось, что Марс построен так, что там играют практически одинаковую роль жидкостный и кинетический процессы", — сказал главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Олег Вайсберг в видео, опубликованном на странице «Россия» «ТВ». Магнитосфера — это ограниченное магнитное поле планеты. На Земле оно решает важную задачу, отклоняя потоки губительной для жизни ионизированной плазмы Солнца. Уточняется, что у Марса нет собственного магнитного поля, кроме магнитных аномалий, оставшихся после остывания жидкого ядра планеты. Однако оказалось, что смесь двух типов плазмы — из разогретых атомов верхней ионосферы планеты и более энергичных ионов — приводит к формированию новой оболочки, оттесняющей поток солнечного ветра от планеты.
Российские ученые, анализируя данные зонда "Мэйвон", установили, что дневная магнитосфера Марса существует постоянно. Это тонкая оболочка, толщиной несколько сотен километров. Она расположена между обтекающим Марс потоком разогретого солнечного ветра и ионосферой планеты. Плазма в дневной магнитосфере состоит из двух разных сред: разогретых атомов верхней ионосферы Марса и более энергичных ионов. «Сравнительно недавно мы нашли, что имеется два разных «сорта» магнитосферы Марса в зависимости от некоторых внешних условий. Оказалось, что Марс построен так, что там играет практически одинаковую роль жидкостный и кинетический процессы. В принципе, было известно, что там работают кинетические процессы, но оказалось, что смесь этих двух процессов ведет к тому, что атмосфера Марса работает на двух «китах», — рассказал главный научный сотрудник отдела физики космической плазмы ИКИ РАН Олег Вайсберг. Когда электрическое поле солнечного ветра направлено от Марса, образуется квазимагнитосфера из улетающих ионов верхних слоев ионосферы. Она замещает магнитосферу, образуя оболочку между ионами солнечного ветра и ионосферой.
Атмосфера Юпитера и ядро.
В атмосфере Юпитера свыше 87% по объёму водорода и ~13% гелия, остальные газы, включая метан, аммиак, водяной пар находятся в виде примесей на уровне десятых и сотых долей процента.
Юпитер, самая большая из планет-гигантов, отделена от Марса поясом астероидов. Масса Юпитера в два раза больше, чем масса всех остальных планет, лун, комет и астероидов системы вместе взятых.
Давлению 1 атм соответствует температура 170 К. Тропопауза находится на уровне с давлением 0,1 атм и температурой 115 К. Во всей нижележащей тропосфере высотных ход температуры можно охарактеризовать адиабатическим градиентом в водородногелиевой среде — около 2 К на километр. Спектр радиоизлучения Юпитера также свидетельствует об устойчивом росте радиояркостной температуры с глубиной.