Аспирант - Как рассчитываю возраст ядра Земли
[Recent Entries][Archive][Friends][User Info]
[anticopyright.ru]
03:53 am
[Link] |
Как рассчитываю возраст ядра Земли Задача: У Земли есть плотное ядро, которое никто не видел. Наиболее похожими на него образцами видимо являются железо-никелевые метеориты, но они образовались внутри гораздо меньших планет - астероидов, поэтому впрямую сопоставлять их с Земным ядром нельзя.
Образцов нет, но если очень хочется, то способ найти можно.
Логика такая:
- Во время формирования Земли в веществе Солнечной системы были короткоживущие изотопы, которых сейчас уже нет - они распались.
- В том числе был изотоп Hf182, который с периодом полураспада 9 миллионов лет превращается в изотоп W182.
- Гафний является литофильным элементом, то есть в смеси силикатных минералов и металлического расплава он концентрируется в силикатной фазе, а вольфрам - сидерофильный элемент, и предпочитает концентрироваться в металлическом расплаве.
- Из анализа не фракционированных метеоритов (тех, которые никогда полностью не плавились) известно первичное соотношение изотопов гафния и вольфрама.
Модель образования Земли следующая: первоначально Земля была более-менее однородная и те компоненты, которые сейчас слагают атмосферу, кору, мантию и ядро были в ней перемешаны. Затем металлическая часть, которая гораздо плотнее, чем всё остальное стала погружаться к центру Земли. При этом потенциальная энергия превращается в тепло и его выделяется очень много.
- Если ядро образовалось через время большее, чем время полураспада Hf182, то гафний бы успел почти полностью превратиться в W182, и во время отделения ядра этот изотоп сконцентрировался бы в ядре, а силикатная часть Земли этого изотопа бы совсем не содержала.
- Если ядро образовалось быстрее, чем распался Hf182, то распад гафния происходил бы в силикатной части земли (а породы мантии мы анализировать можем) и W182 остался бы в ней.
Зная первоначально содержание изотопов и современные концентрации в мантийных породах можно рассчитать время, начиная с которого W182 начал оставаться в силикатах. Это и будет время, когда закончилось разделение металлической и силикатной частей Земли.
Расчеты показали, что ядро сформировалось за время меньше 30 миллионов лет, с момента образования Земли. Это мгновение в истории планеты.
Аналогичные расчеты можно сделать для металлических метеоритов, которые являются фрагментами ядер мелких планетарных тел. Оказалось, что в них формирования ядра происходило значительно быстрее, за время порядка нескольких миллионов лет.
Tags: геохимия
|
|
|
Значит я хреново объяснил :(((
From: | lqp |
Date: | December 2nd, 2006 - 07:59 am |
---|
| | | (Link) |
|
А вот теологи говорят, что с момента сотворения мира прошло семь с половиной тысяч лет.
Эта теория ничем не помогает решению задачи. Поэтому мы последуем примеру Ньютона, и отправим теологов нахер.
Но теологи утверждают, что Айзик Ньютон никуда их не посылал, и даже, напротив, был очень верующим человеком, чего и нам теологи желают.
Как бы то ни было, Ньютон первый понял значение наблюдений о увеличении температуры в глубине Земли, первый предложил модель остывания Земли, из чего рассчитал её возраст. Результат полученный Ньютоном был гениален. Рассчитанный им возраст был много больше, чем возраст Земли "по теологам", а намного меньше, чем определён сейчас. Из этого следует, что Земля остывает не кондуктивно(протым теплопереносом, как предполагал Ньютон), а конвективно. И это поняли совсем недавно.
Ньютон со всех сторон подрывал базис церковников, но занимал политкорректную позицию. Они им мозги пудрил, что никуда не посылает. Это он не про бога сказал "Гипотез не измышляю"?
From: | lqp |
Date: | December 3rd, 2006 - 06:32 pm |
---|
| | | (Link) |
|
А между прочим теологи пользовались примерно тем же методом, что и вышеизложенный - нагрели железный шат, замерили, за какой срок он остынет на 1 градус и из этого сделали далекоидущие выводы.
Да? А ссылки? Теологи очень тщательно читали Библию, там написано всё, что нужно знать честному христианину. Из неё они всё вычислили. Про это есть целая энциклопедия
From: | (Anonymous) |
Date: | December 2nd, 2006 - 02:58 pm |
---|
| | Про ядро (Origen_72 at LJ) | (Link) |
|
На взгляд дилетанта, вы смешиваете понятия "формирование ядра" и "разделение веществ по плотности". Насколько я понимаю, ядро Земли вполне доказанная сущность и его померяли несколькими способами. Разделять же вещества по плотности и формировать ядро - разные вещи. Вон на Луне, к примеру, дифференциация плотностей присутствует, а ядра вроде как нет.
| | Re: Про ядро (Origen_72 at LJ) | (Link) |
|
Имеется ввиду дифференциация вплоть до образования выраженной фазовой границы. Как сливки в молоке.
| From: | aspirantus |
Date: | December 2nd, 2006 - 05:59 pm |
---|
| | Re: Про ядро (Origen_72 at LJ) | (Link) |
|
Да, это очень хорошая и точная аналогия.
| From: | aspirantus |
Date: | December 2nd, 2006 - 05:57 pm |
---|
| | Re: Про ядро (Origen_72 at LJ) | (Link) |
|
На Луне есть ядро. Это однозначно доказано сейсмограммами, с датчиков, которые там установили американцы. На Луну падали ракеты и метеориты, и это давало такой же эффект как и взрывы и землетрясения на Земле.
И ядро Земли несомненная сущность. Но проблема состоит в том, что бы определить, когда оно окончательно отделилось, и перестало взаимодействовать с остальным веществом.
Дело в том, что есть(были) теории, что образование ядра продолжается до сих пор, железо потихоньку сползает к центру, и этот процесс дает энергию для мантийной конвекции, и, в конечном итоге, двигает литосферные плиты. К это есть и соображения другого рода. Но изотопные исследования дают данные, которые обязана учитывать любая модель формирования Земли.
| From: | kaledin |
Date: | December 4th, 2006 - 02:06 am |
---|
| | Re: Про ядро (Origen_72 at LJ) | (Link) |
|
Pardon, ya ne ponyal -- tak ot chego zhe proiskhodit sejchas ehnergiya Zemli -- ot radioaktivnogo raspada ili ot padeniya zheleza v yadro? potomu chto raznoe ya chital.
| From: | aspirantus |
Date: | December 4th, 2006 - 10:25 am |
---|
| | Re: Про ядро (Origen_72 at LJ) | (Link) |
|
Да, высказывалось предположение, что энергия Земли образуется за счет падения железа в ядро. Про это, например, написано в замечательно книге Кирилла Еськова. Но изотопные исследования, про которые я кратко рассказал, показали, что ядро отделилось быстро, и с того времени оно не может быть источником энергии.
С другой стороны, Земля остывает очень медленно и может быть энергия, которая была выделена в процессе образования ядра, до сих пор сосредоточена внутри Земли, и планета её только тратит.
Главным претендентом на роль основного источника энергии наверно всё-таки является радиоактивный распад. С ним, правда, тоже много не ясного. Пока нет уверенных оценок количества радиоактивных элементов в Земле в целом.
Еще в качестве одного из источников энергии рассматривают кристаллизацию внутреннего ядра.
| From: | kaledin |
Date: | December 5th, 2006 - 04:40 am |
---|
| | Re: Про ядро (Origen_72 at LJ) | (Link) |
|
Okhrenet'.
Da, ya ehto imenno u Es'kova i chital.
| From: | aspirantus |
Date: | December 5th, 2006 - 08:42 am |
---|
| | Re: Про ядро (Origen_72 at LJ) | (Link) |
|
| From: | stebka |
Date: | December 2nd, 2006 - 03:27 pm |
---|
| | отклик, собсьна | (Link) |
|
1. Изотопы - разновидности одного химического элемента, отличающиеся массой атомов. Изотопы: - содержат одинаковое число протонов в ядре и одинаковое число электронов в атомной оболочке; но - отличаются числом нейтронов; 2. Гафний (лат. Hafnium), Hf, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; порядковый номер 72, атомная масса 178, 49; серебристо-белый металл. 3. Сидерофильные элементы (от греч. sideros - железой philéo - люблю), группа переходных химических элементов, относящихся в основном к VIII группе (3 d - 5 d) периодической системы элементов (Fe, Со, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, lr, Pt)
(цэ Яндекс-Словари)
Вот эти три пункта тем, кто после школы не пошел на... :) какой-нибудь естественно-научный факультет, будут, думаю, сложны. Но общий смысл понятен. Хотя, может быть, его следовало бы сделать полегче ;).
Ты хотел от меня получить критику именно *профанационную*? =0))
| From: | aspirantus |
Date: | December 2nd, 2006 - 05:58 pm |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
Спасибо за критику :)) Я пытался дать пояснения в тексте (Но про изотопы посчитал общеизвестным фактом). Видишь, в энциклопедиях написано, что сидерофильные элементы = (Fe, Со, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, lr, Pt), а вольфрам тоже к ним относится, при некоторых условиях.
Вообще проблема несколько сложнее, чем я изложил. Там гвоздь на гвозде, и изложенное - один из самых ясных результатов.
| From: | stebka |
Date: | December 2nd, 2006 - 06:16 pm |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
Изотопы - да, факт известный... я в школе знала, что это такое :). Тут не стану претендовать на единственно верную точку зрения относительно подкованности в вопросах изотопов =0)). Товарищу вольфраму сочувствую ;). Т.е. словарям Яндекса. Ты проблему себе напиши тем языком, который будет тебе понятен, а потом перескажи по-русски :).
Ты эту статью куда-нибудь хотел запихнуть (а'ля Википедия) или только для днева писал?
| From: | aspirantus |
Date: | December 2nd, 2006 - 06:34 pm |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
В саму Википедию я писать расхотел. Теперь я пишу в http://wiki.web.ru Типа специализированная вики, тоже копилефт, но без мудаков. В вики это дело можно оформить как следует: на каждое понятие дать ссылку и объяснить контекст. Я бы хотел тексты (этот и про алмазы http://lj.rossia.org/users/aspirantus/21576.html?nc=17) где-нибудь опубликовать. Но, кажется, подходящих журналов уже не осталось.
| From: | stebka |
Date: | December 2nd, 2006 - 07:08 pm |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
1. Гипертекст в статьях, как мне кажется, обычно только мешает. Все в него вцепились, хотя видимых результатов он очень часто не дает... Одна-две ссылки выглядят великолепно, а когда каждый термин сопровождается ссылкой на толкование, читатель на всю эту тряхомудию постепенно забьет, если ему она попалась случайно. Поэтому для начала следовало бы - во имя расширения границ аудитории - следать текст более читабельным. Это к вопросу о профанах/экспертах. И только мое мнение относительно читабельности. Разумеется, на оригинальность не претендую ;).
2. ГеоВикипедия - другое дело.
3. Про алмазы - мило :).
4. Для журналов - см. пункт 1. И, думаю, при достаточной обработке вполне можно толкнуть в какой-нибудь более-менее популярный журнал типа "Вокруг Света", "Нэйшнл Джеографик" или куда-либо в более узкоспециализированные издания (к сожалению, не профессионал в изданиях... в принципе).
| From: | aspirantus |
Date: | December 3rd, 2006 - 05:19 pm |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
1. А мне нравится гипертекст. В английской википедии можно разобраться даже в сложных новых понятиях, пользуясь тем, что на каждый термин есть статья, в которой он объясняется. С изложением таких штук сложность в том, что у каждого читателя разный уровень знаний. по большому счету изложение надо было начать с того, что есть радиоактивные изотопы и тд. Но в таком случае текст затянется, тот, кто знает азы не дочитает до конце, где самый цимус, а тот, кто не знает, может так и бросить на пол дороге.
2. Да, я решил, что хватит горбатиться на сторонний ресурс, захваченный ушлёпками, надо развивать свои сайты.
3. :) я отправлял этот текст в пару мест, но он наверно погиб в их спаморезках.
| From: | stebka |
Date: | December 4th, 2006 - 08:22 am |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
1. Понимаешь, в чем дело, Аспирантег... Когда у тебя сложное явление, текст о котором напичкан десятками терминов, а термины объясняются другими терминами, которые в свою очередь объясняются еще какими-то терминами, которые... У попа была собака... Если честно, такие тексты воспринимаются с трудом. Но вовсе другое дело с чье-нибудь субъективной точки зрения, если, например, 99% терминов человеку уже понятно, о чем ты сказал... Думаю, разница по усвоению материала с характером "Хотите узнать, как ученые определяют возраст..?" будет колоссальной: один все поймет довольно быстро, а для другого это окажется непосильным трудом, если он вообще на этот труд согласится. Но тогда в чем смысл текста? Донести суть для профессионалов? Тогда он не годится для изданий не узкоспециализированного толка, так сказать. Потому что донести суть до обывателя так нереально (даже со всеми терминами). Но я не против гипертекста как явления ;). 2. :) 3. Во-первых, никто сразу не ответит. Во-вторых, может быть, и спаморезки. В-третьих, не сдаваться! =0)))
| From: | aspirantus |
Date: | December 4th, 2006 - 10:26 am |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
Дорогая Стебка, ты конечно права. Это обсуждении принесло множество ценных замечаний (аналогия с молоком замечательная), которые я постараюсь учесть, если буду доводить эту тему до уровня научно-популярной публикации.
Еще я собираюсь написать про изотопные методы в общем и целом.
| From: | stebka |
Date: | December 4th, 2006 - 08:08 pm |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
Это ты с сарказмом?.. По-моему, в моем вопросе о том, куда ты хочешь отослать этот текст, нет ничего, что может вызвать такую реакцию... Или есть?
ПС: и про молоко не поняла.
| From: | aspirantus |
Date: | December 4th, 2006 - 08:20 pm |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
| From: | kaledin |
Date: | December 5th, 2006 - 04:43 am |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
Problema v tom, chto v srednem posle prochteniya odnoj stat'i v Vikipedii ostaetsya 5 otkrytykh novykh tabov. T.e. process raskhoditsya s fenomenal'noj skorost'yu. Okh skol'ko vremeni zhret merzavka. I ne otorvesh'sya.
| From: | aspirantus |
Date: | December 5th, 2006 - 08:44 am |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
Вот с этим я согласен. Это очень серьезная и трудно разрешимая проблема английской википедии.
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
какое прекрасное эхо моей страсти к тысячетомнику БСЭ в моем далеком детстве :) Привет, Дима ! а процесс обычно все-таки сходится, тут важный момент (и, кстати, кажется, неучтенный в самом движке вики) - нужно оценивать степень важности ссылок, чтобы не ходить кругами, а устремиться сразу в глупь. забавно было бы ввести релевантность ссылки (хотя бы количество страниц с ней) и отображать её размером шрифта ссылки (как это сделано с тагами в lj), или там цветом.
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
есть еще plugin к firefox, при наводе на ссылку открывающий временное окошко для просмотра - очень удобно для чтения энциклопедий и новостей.
| From: | aspirantus |
Date: | December 27th, 2006 - 01:00 pm |
---|
| | Re: отклик, собсьна | (Link) |
|
Ну, феномен английской Википеди совсем не в этом...
Спасибо!
1. А есть какое-нибудь физическое объяснение любви к силикатной или же металлической части смеси?
2. Можно ли поставить в лаборатории эксперименты, чтобы отличить литофильные от сидерофильных, и при какой температуре?
3. А как из анализа метеоритов может быть известно первичное соотношение изотопов гафния и вольфрама? Ведь для этого должен быть известен возраст метеоритов.
| From: | aspirantus |
Date: | December 3rd, 2006 - 04:52 pm |
---|
| | Вы зрите в корень! | (Link) |
|
1. Есть, но требуется экспериментальное подтверждение (пункт 2. :). Классификация элементов на четыре группы(сидерофильные - склонные к железу, халькофильные - склонные к сере, литофильные - склонные к силикатам, и атмофильные - газы) была придумана Виктором Гольдшмидтом (скандинавский еврей). В основе классификации лежали наблюдения над поведением элементов в доменных печах и в метеоритах. В целом к металлической части склонны "металлы" - элементы, встречающиеся в самородном состоянии. Ещё в БСЭ пишут, что: "На кривой зависимости атомных объёмов элементов от их атомных номеров сидерофильные элементы располагаются в минимумах". Фишка в том, что в той же БСЭ написано, что вольфрам литофильный элемент. Это потому, что когда она писалась, то были доступны только данные о распределении элементов при обычных давлениях. Но эксперименты при высоких давлениях дали другой результат. 2. Можно. Геохимики ставят множество экспериментов при высоких давлениях и температурах. При этом одно из основных направлений - изучение коэффициентов распределения (это отношение содержания элемента в одной среде к содержанию в другой). При этом изучаются коэффициенты распределения между разными минералами, между минералами и расплавом, который с ними равновесен, между газами и расплавом и тд. И всё это при разных параметрах. Получается очень интересно. 3. Возраст метеоритов можно определить по другим изотопным системам. Например, по распаду урана, рубидия, калия и тп. Кстати, возраст земли определен по метеоритам. Уран тоже при распаде превращается в свинец, который тоже любитель металлической среды. Но у урана большой период полураспада(миллиарды лет), и для периодов времени порядка десятков миллионов лет пара U-Pb не чувствительна. Пара Hf-W замечательна именно соотношением свойств элементов и высокой скоростью распада.
И видимо я в рассуждении одну важную часть упустил. И у гафния и у вольфрама есть другие стабильные изотопы, не радиоактивные, и не радогенные. Есть метеориты, содержащие капельки металла, и силикатные фазы, но не никогда не плавившиеся полностью (они часто самые древние). В металлической части такого метеорита можно определить содержание соотношение изотопов вольфрама, например W182/W180. Так как в металле почти не было гафния, то это соотношение считается первичным отношением. Затем по разнице этих отношений в металлической и силикатной части мы можем рассчитать, сколько же было гафния-182, которого сейчас совсем не осталось.
From: | (Anonymous) |
Date: | December 24th, 2009 - 08:16 am |
---|
| | приветствую212 | (Link) |
|
Постоянно перечитываю ваши статьи. Сохраняю их на комп и потом перечитываю |
|