宇宙化学课件2

宇宙化学

四、行星化学（一）行星的起源及形成方式1.行星形成过程：尘粒的碰撞聚集=>星子碰撞吸积=>行星胎的形成（区域内出现最大的星子）=>行星胎的引力吸积（半径达近1公里）=>不同区域内形成不同大小、密度和成分的行星宇宙化学有关证据：（1）陨石中矿物的波状消光，陨石中矿物的破裂及冲击页理。（2）水星、火星、月球表面的陨石坑。（3）行星自转轴与公转轴的交角，如地球，23o27’；天王星，97o55’；金星，177o(见表)宇宙化学宇宙化学(二)行星大气成分1.行星大气成分确定的方法(1)紫外、红外波谱分析(2)偏光性(3)质谱分析2.行星的大气成分特征行星大气成分（v%）宇宙化学3.行星大气的起源（1）行星大气的保存及影响因素物体或粒子的逃逸速度：Vp=(2gR)1/2(g：重力加速度，R:行星半径）大气粒子的平均速度：Vo=(2kT/m)1/2(k:玻尔兹曼常数，1.3610-23/oC；T:K;m:粒子质量（原子质量单位）。宇宙化学宇宙化学（2）行星大气的来源类地行星：次生大气类木行星：俘获原始星云气体依据：a.NeArKrXe(不参与化学反应)丰度特征b.木土星富H,He的原因：质量，温度。宇宙化学3.行星形成方式（1）不均一的吸积说首先吸积金属铁，然后吸积硅酸盐。（2）均一的吸积说吸积过程的物质成分是均匀的，核、幔在后来的演化过程中形成。欧阳自远的摄动说：区域均一，后不均一。宇宙化学（三）行星的化学成分特征随与太阳距离增加（Morgan,1980）1.Fe,Co,Ni,Cr等行星核的元素减少。2.REE,Ti,V,Th,U,Zr,Hf,Nb,Ta,W,Mo,Re,Pt增多（相对于核）。3.形成壳-幔的元素Si,Mg,Al,Ca增多。4.亲铜和碱金属元素Cu,Zn,Pb,Tl,Bi,Ga,Ge,Se,Te,As,Sb,In,Cd,Ag在1.5AU范围内有增多趋势，后减少。

5.氧有向外增多趋势，铁的价态有Feo=>Fe2+=>Fe3+金属核与行星半径比值宇宙化学（四）行星演化的能源与热历史决定于行星质量与化学组成行星相对半径大小月球水星火星金星地球0.2740.380.530.9581宇宙化学五、陨石化学（一）陨石研究的意义世界共收集2700多次，南极15000余块1.确定太阳系的物质组成资料2.探索生命起源3.研究行星形成演化4.防止自然灾害宇宙化学（二）陨石的分类1.石陨石（硅酸盐，少量铁镍和陨硫铁）（1）球粒陨石（5个化学群）TFe/SiO20.77

0.77

0.55

0.400.77Feo/TFe0.80

0.63

0.33

0.08

-E

H

L

LLC

顽火辉石古铜辉石紫苏辉石橄榄辉石碳质

宇宙化学(2)无球粒陨石a.贫钙，（5%=<CaO=<30%）主要矿物为：顽火辉石，紫苏辉石，橄榄石等。b.富钙（含单斜辉石或斜长石）宇宙化学2.石-铁陨石（硅酸盐相/Fe-Ni金属相=80-50%）（1）橄榄-陨铁（2）中铁陨石（3）其它（古英铁镍陨石，古铜橄榄陨石）宇宙化学3.铁陨石（主要Fe-Ni金属及少量铁，硫磷的化合物,按Ni含量划分）(1)贫镍中陨铁陨石（Ni<6%）(2)方陨铁（Ni~7%）(3)八面体铁陨石（Ni~7-14%）(4)中陨铁陨石（7-14%）(5)富镍中陨铁陨石（Ni>14%）宇宙化学4.铁陨石和石铁陨石中的微量元素陨硫铁富Co,Cu,Zn,As,Se,Te,Hg,Ti,Pb,Bi金属相富Os,Ir,Pt,Ru,Rh,Pd,Au,W,Mo,Re宇宙化学（三）陨石的成因1.球粒陨石的成因（1）碳质球粒陨石星云凝聚：平衡凝聚的熔体（无引力）依据：除H,He外，成分与太阳一致（图）宇宙化学（2）普通球粒陨石成因：（1）太阳强辐射使宇宙尘埃重熔凝聚（2）陨石、尘埃之间冲击加热熔融特征：失去挥发性元素宇宙化学2.无球粒陨石和铁陨石的成因经历过较大星体环境和发生过熔融分异作用宇宙化学3.陨石的母体及源区(1)火星与木星之间的小行星带数量达5021个>100km,200个；>10km,2000个宇宙化学(2)小行星的类型：C型：类似碳质球粒陨石；S型：硅酸盐；M型：金属铁为主；E型：顽火辉石为主；O型：普通球粒陨石为主；轨道上的分布：S型较C型更靠近太阳宇宙化学（四）陨石的化学成分1碳质球粒陨石除H,He外，与太阳成分一致（图）宇宙化学2.石陨石(1)顽火辉石无球粒陨石：OSiMgNaFeCaAlK(2)紫苏辉石无球粒陨石：OSiMgFeCaAlNaK(3)橄榄石无球粒陨石：OSiMgFeAlCaNaK(4)透辉橄榄无球粒陨石：OSiFeMgAlCaNaK(5)地球的地幔：OSiMgFeCaAlNaK宇宙化学3.铁陨石Fe(79-92%),Ni(6-18),Co(0.4-1%),C(0.1-0.2%)P(0.1-0.3%),S(0.7%)表1，2宇宙化学4.陨石中的有机质现已发现有氨基酸、卟啉、烷烃、芳香烃、嘌呤和嘧啶等60多种。成因：a.火花放电或紫外照射；b.太阳星云凝聚晚期CO,H2在磁铁矿，含水矿物的催化下合成。(五)地外物体撞击事件对地球的影响1.撞击=>构造岩浆活动、尘埃=>降温、和生态变化=>生物灭绝（寒武-奥陶纪，泥盆-石炭纪，二叠-三叠纪，三叠-侏罗纪，白垩-第三纪）.2.元素分布的异常（如Ir,Os,Pt等）、含泥炭地层，冲击坑及高压矿物的形成（如斯石英等）。宇宙化学六、彗星化学太阳系内有约1012 ~1014个彗星1.彗星的类型（1）短周期：10~200年，多数远日点靠近木星（2）长周期：远日点达50000AU宇宙化学2.彗星结构(1)彗核：直径0.3-4km,一般1-2km,密度：2g/cm3,成分：冰物质+土物质。(2)慧发：直径104-105km，化合物基团（OH2、C2、C3、CH、CN）;原子成分（C、H、O、S、He）；分子成分（HCN、H2O等）；离子成分（CO+、CH+、CO2+

等）。(3)彗尾：长达108km,等离子彗尾的成分为CO+,CO2+,H2O+,OH+,CH+,CN+,N2+,C+,Ca+；尘埃彗尾为H、C、N、Fe、Si、Mg、Ca、Ni。宇宙化学3.彗星化学成分OCH

NSMgSiFe62.57.74.23.83.14.54.98.8宇宙化学4.彗星起源仍不明确，