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地球重元素的成因与太阳系的演化

已有 5974 次阅读 2009-8-26 11:49 |个人分类:生活点滴|系统分类:教学心得| 重元素

                  地球重元素的成因与太阳系的演化

 在元素周期表上被标名的元素有103个,其中有10个是人造元素。同位素是同属一种元素(即核电荷数相同)但具有不同的质量数的原子。至二十世纪七十年代,已确认103种元素的同位素已达2000种左右。放射性元素由放射性同位素所组成,有天然放射线元素(如铀,钍,锕等)和人工放射性元素。放射性元素是不稳定的。大量的同种原子核因放射线而陆续发生转变,使处于原子状态的核数目不断减少的过程称为衰变。对个别核来说,这种转变以一定的几率发生。放射线元素的核数目减少到其原有的一半所需的时间称为半衰期。半衰期是放射线元素的一个特性常数,一般不随外界条件的变化,元素所处状态(游离态和化合态)的不同,或元素质量的多少而改变。放射线元素的半衰期长短差别很大,,短的仅几千分之一秒,长的可达若干亿年。原子核分裂为两个质量相近的核(裂块),同时还可能放出中子的过程称为裂变,有自发和感生两种。前者是重核不稳定性的一种表现,其裂变半衰期一般很长,如铀238约为10(16次方)年。

 有关元素的特性,是研究地球重元素起源必不可少的分析基础。

 地球元素的存在和地球环境有没有关系?这对于我们研究重元素的起源和存在条件是一个至关重要的问题。为什么天然放射线元素会衰变,并且有半衰期?其中除了与特定元素的构成有关以外,还应该和地球环境的制约条件的变化规律有关。换句话说,放射线同位素(天然的)换一个环境其半衰期还会一样吗?地球环境是引力场,磁场等场的作用。引力的大小磁力的大小及场的形式等随时间的推移而发生规律性变化,可能是半衰期形成的决定性诱发因素。如果是地球环境决定了一些重元素存在的条件,那么它们的形成就一定与地球的演化有关。

重元素是一个大的概念,也是一个元素大的系统。如果放射性元素(这里指天然的)是地球形成过程中形成的,那么其他重元素也能形成。我们可以从放射线元素的半衰期推出其形成的年代。

根据矿物的分布以及成矿规律,特别是从稀有矿物的富集,重元素的某些共生性以及呈规律性(如线状,团状,特有的花状等)的分布来看,它们象是原始形成的状态,而不是如现代成矿学所说的,由火山,地震,风雨搬运而富集到一起的,也不可能主要由陨石从天外带来。曾看到块铁矿中空并在中空的周边形成一层水晶石;还有块铁矿中成线状排列分布的其他金属矿(有工人说金矿的形状就是如此);另外还有一些呈花状的水晶石等。这些成矿形状只能用边形成边冷却来解释。当然,某些化学反应也会在冷却过程中进行。混杂元素的火山熔岩或地幔熔岩冷却是不可能形成那些形状的。因此,

我认为地球上的重元素是太阳系演化过程中,尤其是在地球上演化产生的,它是一个复杂的物理化学综合作用过程。人们想到,只有核聚变才可能由轻元素聚变为重元素。而核聚变是:“由于核都带正电,相互间受到库仑力的排斥,因此在一般条件下,发生聚变的几率很小。自然界中只有在太阳等恒星内部,因温度极高,轻核才有足够动能克服斥力,而能自动发生持续的聚变。”因此,在太阳系演化过程中,尤其是在地球上聚变为整个重元素系统,与已知的核聚变条件但要知道,现在的太阳和地球不具备其演化初期的条件。我们可以假设太阳系演化过程中曾经发生过能形成重元素的特殊物理条件。高温,电离,爆发并产生向中心压缩的力量,并使其加速旋转,这是一个发生聚变的条件,它可能在很短的时间内发生。由于在象地球这样较小质量的球体上形成原子团(大小不一的原子核),其表层会迅速冷却产生元素并形成矿体或化学分子。重元素的形成与太阳演化的爆发有关吗?类地行星的许多重元素(较轻的元素)可能在太阳的多次爆发中形成。地球重元素的最后形成是在地球初始球体后再次爆发中形成的。月球物质可能就是在再次爆发中形成的。地球形成初期的自转周期很快,而体积则要小得多。地球在不断的冷却中膨胀,并且,在不断的冷却过程中进一步形成重元素的可能性也是有的。在地球这个特殊物理条件下,不需要热核反应那么高的温度是不足为怪的。地球的表层由液体不断变成固体的过程,一方面是不断产生重元素的过程,同时又使它的体积逐渐增大。体积的 增大会使它的自转速度变慢,地球对月球的引力也会变小,从而使月球逐渐远离地球。还有一种结果是产生放射线元素的衰变。上面已经提到地球环境呈规律性的变化产生衰变期问题,地球表面不同时期不同地点引力的规律性变化就是一种环境变化。还有一种变化是太阳系在银河系中的位置呈周期性的变化也是我们必须注意的。据印度理论地球物理学家丁.内吉博士和蒂瓦里研究,太阳系的振动运动和围绕银河系中心的轨道运动的以知周期相吻合,太阳系的振动体现为地磁极的转换。这种转换会引起地球磁场环境的变化和地壳的型变。这些地球环境在时间性上有规律的周期性变化对重元素的不断形成和放射线元素的衰变规律应该也是一种制约因素。至于它还可能引起气候的巨变,生物系统的变化等,也就不属此讨论范围。





 太阳系的演化与银河系的演化是分不开的。太阳系的黄道面应该与银道面基本重合,银河系的场物质会制约太阳系的演化,使太阳的爆发物质(被抛射出的物质)能聚集到一起并形成球状。在太阳系的演化期,银河系中的其他恒星也处于同一演化阶段,这种同一阶段的爆发会形成相互影响的促进作用。至于太阳系是怎样具体演化形成的,当代科学分析比我的无依据的猜测有说服力得多。

 是猜测,或者说是假设?





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