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雨山诗画

amen1523的博客

 
 
 

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转帖:太阳系知识简介与陨石知识简介(中)  

2016-02-10 00:02:33|  分类: 冷眼向洋 |  标签: |举报 |字号 订阅

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太阳系知识简介与陨石知识简介(中)
3-6 吸积形成的行星表面最外侧温度显著低于液态水的沸点之后 在最后吸积的含机物的类碳质球粒陨石表面,冷却到液态水沸点之下以后,行星外部引力约束大气层内水蒸气冷凝成雨滴类吸积体降落地表,沿球粒态物质间隙下侵温度较高行星地幔深部,引发与水合有关的各种反应大量放热,最终造成了行星最外侧浅层物质熔融形成岩浆大洋,以后再次冷却,结晶固结 形成了各个行星表面类似月壳的最早地壳 陨石中的岩石类陨石和月球上的最早斜长岩质岩石就是这样的行星地壳标本。 
这样的液态吸积机制,讲起来比较复杂,但具体过程只要想一下空气中的水气,冷凝成雨滴的过程就一清二楚,气态时的金属元素原子,其行为也与空气中的水分子一样,因而在行星状星云内,通过液态聚集也会形成液滴状,球粒陨石中铁镍球粒的存在,也可对这样过程存在加以证明。 在星云内吸积形成的金属铁镍液滴一形成,就会因引力或在星云内的随机热运动,而不断相互运动碰撞,从而形成越来越大的重金属成分吸积体,而一旦较小吸积质点,逐渐聚集成越来越大的吸积体后,就会因内侧的星云密度显著高于外侧(因气体一旦由内侧移到外侧,就进入更大的天球空间。因而内侧比外侧密度高具有必然性),从而使其因受内侧星云物质,引力吸引远超过外侧,而开始相对周围星云物质,向指向太阳的星云内侧移动。 而其一旦向星云内侧移动,就会因其原有的绕日旋转速度,大于内侧星云物质。而相对周围星云物质发生相向运动,并在向前移动过程进一步吸积结合较小的吸积体而吸积增大的速度也越来越快。因其体积增大向前移动的速度越快,因而最初形成的一些较大,重金属元素吸积质点,就会一边快速向前移动 一边不断吸收其前进路上遇到的,所有比自己小的吸积质点,不断快速增大。从而最终可形成各种行星内核体所需要的巨大质量。 在金属铁镍行星内核的积形成过程,形成的内核最初是没有自转的,但随着吸积个体增大,就回由于其外侧的星云物资,移动速度快于内侧的星云物质,从而推动其开始进行正向自转,并在以后的整个吸积形成过程,一直保持这一正向自转特征。 随行星内核的不断液态吸积增大,星云内的温度也不断向周围空间辐射散热而下降,因而最终会下降到液态金属铁镍等重金属元素的结晶点之下,这时形成中的行星内核体,就会逐渐冷却结晶而形成固态吸积质点,星云所在空间如存在磁场,或者是结晶中的行星内核不断稳定旋转,造成内核中铁镍等金属元素原子,产生了形成磁体必须的某种规则排布。从而就会使结晶后的内核,具有了标准磁铁式的偶极磁场。
其中之一是在原来的以气态原子离子为主的太阳大气,抛射产生的高温气态的行星状星云内,随着温度的下降,只有碳与金属铁镍等,才具有在最高温度条件下,因相互碰撞而结合成液态吸积质点的能力。其他物质或当时并不存在(如硅酸盐),或因沸点低,还无法在当时的较高温度下,在碰撞中结合吸积。 证据二是从地球物理的研究来看,地球的内核,只有认定为固体的铁镍物质成分构成才真正合理 。 三是从已发现的原为行星破裂碎块的陨石来看,也只有铁镍陨石,才是符合地球等行星内核特征的成分。除此外没有其他陨石成分,具备成为地核物质的条件。 由于有这三方面证据,因而在行星吸积过程,会首先采用液态吸积方法,产生一个巨大的行星内核是必然的。
(4)行星外核的的吸积形成方式 外核的吸积,是随星云内的温度,开始达到可形成稳定的陨硫铁吸积质点开始,因行星已吸积形成了一个质量十分巨大的金属铁镍内核,因而陨硫铁外核在吸积形成过程,可依靠已有内核的巨大引力,不断把其运动前方星云内,已形成的较小陨硫铁质点,吸引到自己附近空间,并使之围绕自己旋转,这样在其外部,就会形成一个体积十分巨大的,由大量很小液态陨硫铁质点构成的气态吸积圈。 在这一气态吸积圈内,质量较小并仍然近气态的陨硫铁质点,通过不断相互碰撞就可快速增大,然后重力下降吸积在内核外侧,从而形成外核结构。 在行星内核形成过程,由于吸积形成的随机性,在同一行星的吸积形成区域,在吸积形成金属铁镍液态质点结晶前,并不是所有已吸积形成的或大或小液态金属铁镍体,都可全部吸积结合到已结晶形成行星内核内,而是会有一些较小的金属铁镍液态吸积体,在主体行星内核结晶磁化的同时,也发生结晶磁化,并在行星外核陨硫铁成分吸积过程,仍然不断吸积进入行星外核,从而形成外核内的较小磁化内核体。 地球偶极磁场外的不规则磁场,就是因在外核内,吸积结合了极少量类内核的金属铁镍磁化体造成。据报道土星磁场表现近龟形,同样也是因吸积结合较多的金属铁镍磁化体造成。 行星外核的形成过程,也基本上是在陨硫铁成分熔点的条件下,液态吸积的,在星云内温度下降到陨硫铁熔点之下,液态吸积陨硫铁也会结晶,但在行星固态物质基本吸积完成后的行星地壳,通过岩浆活动形成过程,由于岩浆形成热量向内传导,至少会使行星外核内的陨硫铁成分,再次变为液态。 相对于地球而言,因在以后的地史时期,一直不断在地幔发生与海陆演化有关的岩浆活动加热,因而致使外核内的陨硫铁一直保持液态或近液态。 在外核内吸积的陨硫铁最初结晶后,仍然可在一个时期吸积陨硫铁为主的物质,但因质量较小的类气态陨硫铁质点,已不能再在气态吸积圈内继续通过碰撞形成,并重力下降吸积,因而吸积形成速度大大变慢。 对于行星外核是由陨硫铁构成,主要的证明证据有,一是在球粒陨石内,确实存在陨硫铁吸积质点,并与金属铁镍球粒同时吸积在球粒陨石内,这表示陨硫铁的吸积应在硅酸盐吸积前,而如认定地幔主要由硅酸盐构成时,陨硫铁就必然只能吸积在行星外核内。并且外核主要应由陨硫铁成分构成,也与地球物理的研究相符。因而认定行星外核主要由陨硫铁吸积产生,应是完全合理的。
(5)下地幔中圈的吸积 星云内温度下降,氧原子会首先与星云内数量最多的氢原子,相互碰撞结合形成羟基,随后再与硅及金属元素原子碰撞结合,形成分子式饱和或不饱和氢氧化物,然后再由硅及金属元素原子氢氧化物相互反应,就可形成硅酸盐。其反应方式如下: Si(OH)2+ 2Mg(OH)2—→Mg2SiO4+ 2H22Si(OH)2+ 2Fe(OH)2—→2FeSiO3+ 4H2
SiOH + Fe(OH)2+ FeOH—→Fe2SiO4+ 2H2
2Si(OH)3+ 2FeOH + 2MgOH—→2FeMgSiO4+ 2H2O + 3H2 在上述硅酸盐反应形成与吸积时,硅与各种金属元素氢氧化物,最初反应形成硅酸盐质点,一般是通过直接相互碰撞进行,因而形成较难。而一旦最初的硅酸盐质点形成时,硅酸盐的吸积形成形成,就主要可在行星外部气态吸积圈内的已有硅酸盐表面,通过催化式反应方法形成,因而硅酸盐质点吸积形成就比较容易了。 但在下地幔中圈内的硅酸盐最初形成阶段,星云内仍然会有不少较小金属铁镍与陨硫铁吸积质点存在,因而会与开始合成的硅酸盐一块吸积。因而当时的实际吸积物质,应是硅酸盐、金属铁镍、陨硫铁等的复合物。 但以后在行星地壳熔酸形成过程产生高热量,内传到这样有大量金属铁镍与陨硫铁的下地幔中圈位置时,因陨硫铁易与其他物质反应变化、下地幔中圈成分,就会变成以金属铁镍与硅酸盐为主了。
对于下地幔中圈或其最内侧,吸积的是类石铁质陨石的成分, 最主要的证据是陨石中有石铁质陨石存在,而如想在行星内对石铁质陨石形成,确定一个合适的形成位置,其最合理的位置就是认定其吸积形成在下地幔最内侧的中圈,或中圈的最靠近行星外核位置。 1.(6) 硅酸盐为主地幔主体部分吸积 随硅酸盐吸积时间的延长,星云内的温度也会进一步下降,这样就会有包括钾、钠等的,越来越多硅及金属元素氢氧化物形成,并进入形成中行星外部气态吸积圈,从而使气态吸积圈内可形成的硅酸盐不断增多,硅酸盐的形成速度也越来越快,相反金属铁镍与陨硫铁球粒的,进入数量却在不断减少,这样在随后的行星地幔主体部分吸积形成过程,其最主要的吸积成分,就会逐渐转变为以球粒态的类硅酸盐球粒陨石成分为主了。 如前所述在行星地幔吸积形成过程,硅酸盐的形成,主要是在行星外部气态吸积圈内,由硅及金属元素氢氧化物,在已形成硅酸盐小质点表面通过催化式反应形成,自然这样吸积形成的硅酸盐,就必然都是采用先形成一定大小球粒态质点,然后重力沉降行星表面的方法进行,这样就会使吸积形成的整个原始行星地幔,全都是由球粒态物质堆积而成。 这样完全由球粒态物质堆积而成的行星地幔,在随后的行星地壳通过岩浆活动形成中,由于浅层岩浆活动产生热量向深地幔内传,致使深地幔内的一些易熔硅酸盐熔融变为基质,这时原来完全由球粒态物质吸积的地幔,就变成基质包裹部分球粒矿物的类球粒陨石式特征。对于行星地幔主体,是由类球粒陨石成分构成。证据之一是已知地幔内成分确实是由硅酸盐构成。
证据之二在完全由气态物质原子构成的类太阳大气星云内,要形成硅酸盐,只能是采用前述硅及金属元素氢氧化物反应形成的方法进行。而硅酸盐如是由硅及金属元素氢氧化物反应形成,其形成的硅酸盐,必然是如前所述的完全球粒态吸积。 但更有力的关键证据,还是有2.8天文单位行星破碎产生的碎块——硅酸盐球粒陨石的存在,可使我们对行星地幔的构成直观加以观察。因而行星地幔都由球粒陨石式的硅酸盐构成也具有可必然性。

(7) 最早的行星最外侧表层物质吸积 随行星吸积的不断进行,形成中的行星会相对行星状星云内物质,不断向星云环的内侧移动。从而进入其相邻内侧大行星,曾吸积去部分硅酸盐的星云区。 这时行星外侧气态吸积圈内,可形成硅酸盐的硅及金属元素氢氧化物,就会逐渐变少,相反类似CH、CH2、CH3、H2O、NH、NH2、PH2、SH2、C1H等的较轻元素分子类物质,则会逐渐增多。 这样就会开始在气态吸积圈内,由这些独立的类分子基因,通过相互碰撞结合,或在正形成硅酸盐表面发生催化性反应,而开始形成有机物。 这样行星的吸积,就会逐渐转变为在形成中行星最外侧,吸积一定厚度固态的类碳质球粒陨石成分,从而形成各大行星的最早固态物质表面。 对于最初吸积形成的行星表面,是由类碳质球粒陨石性性成分构成,可直接观察的证据,就是火星的二个小卫星,从这二卫星外表的黑色可视特征看,就应是由类碳质球粒陨石状物质构成。 行星地壳通过岩浆活动形成时,其内部温度无法达到使卫星物质发生熔融的条件,因而可使起基本保持其最形成初形成时的近原始特征。 因冲击地球的陨石中,具有碳质球粒陨石这样的行星、卫星表层物质碎块,而这样物质的吸积形成,又必然会晚于一般硅酸盐,这样就十分有力的证明了,最初吸积形成的原始行星固体表面,由类碳质球粒陨石性成分构成也是必然。
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