Dünya'nın Noble Gases'in Nükleer Kökenleri
Dünya atmosferi, asil gazlar olarak bilinen elementlerin tuhaf bir ailesi içerir: helium, neon, argon, krypton, xenon ve radon. Bu gazlar atmosferde nasıl bir araya geldiler ve neden diğer atomlarla bağ kurarlar ve dünyanın en çok şekillendirilen kimyasal tepkilerden dolayı çok dramatik bir şekilde kalacaklardır.
Cevap yüzey kimyasında değil, özellikle de helium ve argon&mdash'in yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş, bu süreç sadece bu gazlar var ama aynı zamanda Dünya'nın termal geçmişi, tectonic aktivite ve birçok evrim için merkezi bir mekanizma olarak ortaya çıkıyor.
Alfa Decay Nedir?
Alfa çürümesi, kararsız bir atomik ejects'in iki protondan ve iki nötrondan oluşan bir parçacık türüdir; uranium-238, uranium-235, thorium-232 ve radium-226 gibi ağır, nötron-zenototopları.
İronik alfa parçacığı önemli kinetik enerji taşır, genellikle 4&ndash aralığında;9 megaelectronvolts. Dünya ve sıvılardan biri ile seyahat ettiği gibi, sonunda iki ortam elektronunu yakalar ve nötr bir helium-4 atomu olur.Bu temel işlem, Dünya ve gazların üretimini doğrudan Dünya'nın üretimine bağlar; en hafif ve en üst düzey gazlarla enerji etkileşimleri ile sonuçlanır.
Alfa çürümesi nadir bir olay değildir. Uranium ve thorium, Dünya'nın ortalama 2.7 ppm ve 9.6 ppm konsantrasyonlarında bulunan büyük miktardaki helium üretimi şaşırtıcıdır ve sonuç olarak olium üretimi doğal gaz yataklarında ve atmosferde bulunan büyük bir kısmını dikkate almak için yeterli olmuştur.
Dünya versquo'ın Noble Gas Inventory of Earth ’s Atmosphere
Alfa çürümesinin özel rolünü incelemeden önce, modern atmosferin ne içerdiğini anlamak faydalıdır. Asil gazlar aşağıdaki yaklaşık hacimdeki görünürler:
- [FONT:0)Argon[DÜT:1) – 0.934% (9,340 ppm), azot ve oksijenden sonra en bol gaz yaparak,
- [FONT:0)Neon – 18.2 ppmm
- [FONT=0)[FONT=0)
- [FONT=0)Krypton[Dönem: 1 ) – 1.14 ppmm
- [FONT=0)Xenon – 0.087 ppm
- [FONT:0)Radon[DÜT:1) – iz konsantrasyonları (değişik, tipik olarak quintillion başına parçalar)
Bu bollar Dünya versquo'dan gelen ilkel solgun değil; büyük ölçüde Dünya'dan gelen orijinal asil gaz envanteri, kirlenme ve insan kaynakları içinde elementlerin radyoaktif çürümesi sırasında büyük ölçüde kayboldu.
Alfa Decay As a Noble Gas Factory
Alfa çürüme, helium-4'ün üretimine doğrudan katkıda bulunur, ancak diğer asil izotopları üreten daha geniş çürük zincirlere de katılır. üç uzun ömürlü radyoaktif serinin çürüme yollarını takip etmeliyiz.
Uranium Serisi
Uranium-238, sekiz alfa çürük ve altı beta çürüklüğü içeren 14 adımlı bir zincirle çürür ve nihayetinde bu zincir boyunca her emisyonlu bir öncü-206.Bu zincir boyunca her emisyonlu-4 atomu üretir. Aynısı, uranium-235 için de geçerlidir, bu da 7alpha zincirinden geçiyor ve thorium-232 ile kesintiye yol açıyor.
Dünya'nın tüm yaşam boyu entegre edersek, bu üç çürük zincir tarafından üretilen toplam helium muazzam. Mevcut modeller, kıtasal kabuklar ve zamanlar; 10[DDD:0) 0[D[Dönem: 0,6[Düzeyler: 1 ) Bu helium'un bir kısmı atmosfere kaçtı, kalan rezervuarlarda veya uzaya kapanmışken.
Pyum-40 ve Argon-40
Argon-40, atmosferik argonun baskın izotopu, Dünya vedash'te farklı bir nükleer işlemden geliyor; bu teknik olarak alfa çürümesi olmasa da, aynı radyojenik üretim mekanizmalarına ait ve Dünya'daki asil gazların tartışılmasından vazgeçilebilir.
Pyum-40'ın yarım ömrü 1,25 milyar yıl ve bu tek çürük yolun% 11'i atmosferde mevcut olan argon-40'a kadar uzanırken, Dünya'nın crust'ın potasyum içeriği, kıtasal kayalarda ağırlıkla% 2,3'ün üzerindedir ve bu yüzden yüksek boşlukta bu kadar yüksekti.
[FONT:0) Bu radyojen üretim, atmosferde asil gazların en çarpıcı özelliklerini açıklıyor[DÜT:1). argon, neondan daha ağır olmasına rağmen, potasyum-40 kesinti saat olmadan, Dünya’ atmosfer neredeyse% 10 ppm argon daha az içerdi.
Fission ve Ağır Noble Gases
Neoliberal, krypton ve xenon daha karmaşık kökenlere sahiptir. alfa çürümesi doğrudan bu elementleri üretmiyor olsa da, üst atmosferde uranium-238 ve daha az ölçüde, thorium-232, daha geniş bir dizi fission ürünleri üretir. ek olarak, kozmik-ray spallation in the üst atmosfer neon-21 ve helium-3.
Kriptoton ve xenon için, dört milyar yıl önce, radyojenik ve fissiojenik katkılarla, Dünya'nın versquo'larını takip etmek için kullandıkları küçük bir izotopik imzayı içeren büyük patlamalar ve asteroitler tarafından teslim edildi.
Radon, en ağır gaz, ayrı duruyor. Uranium çürüme zinciri vedash içinde sürekli olarak üretilir; özellikle de radium-226. Radon-222'den yarım ömrü vardır, bu yüzden asla bir şeyler yapmaz; zeminden bodrumlara ve ⁇ 'ye kadar, uranyum zengin bir yatakrock ile bölgelerde sağlık tehlikesi ortaya çıkarır.
Rock'tan Atmosphere'a: Göç Hikayesi
Alfa çürümesi yoluyla asil gazları azaltmak sadece hikayenin yarısıdır. Bu atomlar mineral evlerinden kaçmak ve yüzeye seyahat etmek zorundadır. Bu göç, çok farklı zaman ölçekleri üzerinde çalışan fiziksel süreçlerin bir kombinasyonuna bağlıdır.
Geri Döndürme ve Diffüzyon
Bir alfa parçacığı ejected olduğunda, kızı nüklepleri orijinal lattice sitesinden yerinden edilmeleri için yeterli enerjiyle geri döndürüyor. İyi huylu kayalarda, geri dönüş aralığı genellikle 20–40 mikrometers. Bu ilk yer, yeni kurulan asil gaz atomunu bir tahıl sınırı veya veranda alanına yerleştirebilir, mobil hale gelir.
Daha uzun zaman ölçekleri, mineral lattice aracılığıyla difüzyon, tahıl sınırları ve mikroküreleri nedeniyle en küçük ve en hareketli gazlar, yüksek sıcaklıklarda hızla yayılabilir. Üst kabukta, sıcaklıkların 100°C, helium atomları birkaç metre boyunca tahıl sınırları ve mikroküreleri taşıyabilir. Argon, daha yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş biyolojik olarak atomik yarıçapları, bu yüzden biyo-preservis ve çamur gibi mineraller neden biyoküre ve çamurlu ve çamurlu çalışmalarla ilgilidir.
Volcanic Outgassing
Volcanic aktivite, asil gazların mantle ve derin kabuklardan atmosfere aktarılması için birincil mekanizmadır. magma yükselir ve dekompresler, gazlar balonlara eklenir ve patlamalar sırasında serbest bırakılır; Asil gaz ölçümü mantotopik oranlarda doğrudan kanıt sağlar; Dünya-kırın; kompozisyonu ortaya çıkarır ve Dünya-kırıkları ortaya çıkarır; mantle hala ilkel helium-3'i içerir.
Mid-ocean ridge basalts, hangi üst mantle, Hawaii ve İzlanda'dakiler gibi daha yüksek olan ortalama-3 imzaları ile daha yüksek olan helium-3 ve radyogenic helium-4'ün bir karışımını kanıtlayın.
Diffuse Degassing
volkanik olayların ötesinde, sessiz ama sürekli olarak soylu gazların akışı atmosfere karşı kıtasal kabuktan kaçtı. Bu işlem özellikle de hatalı bölgelerin permeable yol yol kat ettiği bölgelerde aktiftir.
Atmospheric Retention ve Kayıp
Asil gazlar atmosfere ulaştığında, kaderleri atomik kütleye ve üst atmosferin enerji dengesine keskin bir şekilde farklılaşıyor.
Helium Escape
Helium, Dünya versquo'nın üstesinden gelmek için yeterince ışık; Aşırı ultraviyole radyasyonun absülmesi nedeniyle aşırı derecede 1000 K'i aşabilir ve yüksek seviyeli atomların küçük bir kısmı (% 10) [Dönetici:0] yılda Maxwell–Boltzmann dağıtım hızı (11.2 km/s) ve uzaydan uzak durmaktadır.Mevcut helium kaçış oranı yaklaşık 2 & saattir.
Bu yakın devlet atmosferik helium neden sonsuza kadar birikmiyor diye açıklıyor. atmosfer versquo; helium içeriği sürekli alfa-decay üretimi ve sürekli Jeans kaçış&mdash arasında dinamik bir dengeyi yansıtıyor; Dünya-kahkametlerin çoğu için devam eden bir denge; tarih.
Argon Retention
Argon, 40 atomik bir kütle ile, Dünya versquo'dan kaçmak için çok ağır; mevcut koşullarda yerçekimi, son 4.5 milyar yıl boyunca üretilen her argon-40 atomu ya da crust ve mantle'de depolanmış durumda.
Bu özellik, Jeumalistlerin Dünya'yı tahmin etmelerine izin verir; [Dörtüncü Dünya'da var olan tüm potasyum-40, atmosferde var olan argon-40'ı atmosfere indirmiş ve toplamı yaklaşık 4.5 & saattir; 10[Dönem: 0,019[D: 1))) Dünya'da daha yoğun ve kabaktıda kalmış bir atmosfer envanteri ise, 10 gram, tüm gazların daha verimli olmasını önerir.
Xenon Missing
Jeokimyada uzun zamandır devam eden bir gizem, xenon&rdquo'ı kabul ediyor; problem. Dünya’ atmosfer yüksek basınç ve mevzi ile karşılaştırıldığında çok daha az xenon içeriyor; Xenon'un ortaya çıkardığı diğer atomik meteorlarla aynı şekilde yönlendirildiğini öne sürüyor.
Noble Gases bize Dünya versquo Hakkında Ne Anlatıyor; Tarih
Dünya versquo'daki asil gazların incelenmesi; atmosfer bu gazların nereden geldiği konusunda çok basit bir merakın ötesine geçer. Bunlar izotopik bollar temel Dünya süreçleri anlamak için izotopik hizmet eder.
Helium-3 bir Mantle Tracer
Helium-3 büyük ölçüde ilkel vedash; Dünya'nın accretion sırasında dahil edildi ve radyoaktif çürümenin önemli ölçüde üretilmediğini gösteriyor. (Solob'dan gelen küçük bir üretim, lityum-6'ya karşılaştırıldığında, ancak olium-3'in biyolojik ölçekteki payı, özellikle de okyanus ada basaltlarında, mantle'nin kısımlarının unmixedildiğini ve undegassiyonel olmayan olduğunu gösteriyor.
Argon-40, bir Degassing Chronometer
Argogon-40, potasyum-40'dan bilinen bir oranda üretilir ve atmosferde bir kez serbest bırakılırsa, atmosfer argon-40'ın birikimi gezegensel degassing için bir saat sunar. Dünya'nın potasyum bütçesiyle eşleşen atmosferli bir argon envanteri ile eşleşen modeller, Dünya'nın yaklaşık 40&ndash'u önerir; Dünya'nın üzerindeki argon% 50'si; atmosferde üretilen argon-40, atmosfere geri kalan tarih hala kapanmıştır.
Neon Isotopes ve Atmospheric Missing
Neoliberal üç stabil izotop vardır: neon-20, neon-21 ve neon-22. atmosferdeki neon-20/neon-22 oranı, Dünya versquo'nın neden ortaya çıktığını ima ediyor; asil gaz deseni, Hadean'da aşırı ultraviyole radyasyonu tercih ediliyor, daha ağır ispesoto'nun tercih ettiği gibi.
Gezegen Bilimlerinin Geniş Birleşiminde Alfa Decay
Binbaşı gazlar üretmekte olan alfa'nun rolü Dünya'ya özgü değildir.Yeryüzünde, Mars'ın Curiosity rover tarafından atmosferde tespit edildiği ve argon-40 /argon-36 oranı, Mars'ın gazları olduğu ölçüde bilim insanlarına anlatır.
Ay'da, uçucu elementlerin aşırı tükenmesi, alfa çürümesinin soğuk yüzeylerden gelen gaz desorbsin baskın kaynağı olduğu anlamına gelir.
Merkür'te bile, Messenger uzay aracı, gezegendeki eski yeraltında izlerini tespit etti ve neredeyse kesinlikle güven içinde radyoaktif çürümeden elde etti.Bu anlamda, alfa çürümesi evrensel bir temel sağlar: yeterli uranyum ve thorium yeterli bir soylu gaz atmosferi üretecek, ancak ince.
Pratik Implikasyonlar ve Açık Sorular
Alfa çürümesinin üretimi, on milyonlarca yıl boyunca yapısal tuzaklar halinde bir araya geldi. Helium, MRB, crustal jeoloji ve helium birikiminin büyük çoğunluğu helium keşif ve kaynak yönetimi için önemli.
Radon, radium-226'nın alfa-decay ürünü, uranyum serilerinde alfa çürüttüğü için bir sağlık endişesidir. Homes Appalachian Dağları veya Colorado Plaz Gösterisi gibi bölgelerde renal veya hidroksitle zengin yatakta inşa edilebilir.[Dolojik haritalamalar yüksek uranyum konsantrasyonları ile tam olarak yüksek uranyum konsantrasyonları içerir.
Birkaç açık soru kalır.Biri, daha düşük mantle veya çekirdekte hala kapanmış olan alfa yapımı helium'un farklı minerallerde yer aldığı kesin verimliliktir.Bir diğeri ise, daha düşük mantle veya çekirdekte hala kapanmış olan temel temel rezervuarların yer aldığıdır.
[FONT:0]Geçmişler için, bu tür işlemlerin anlaşılmasını iyileştirmeye devam ediyor. Modern araçların son derece hassaslığı, insanların güvenliğe ve güvenliğe sahip oldukları türden helium ve volkanik yayların karıştırılmasını ve bu rezervuarların volkanik yay ve sıcak noktaların karıştırılmasını engellemelerine izin veriyor.
[FONT:0]Geofiziksel anketler asil gaz geokimya ile bir araya getirilen (FLT:1) daha entegre bir tablodur, ancak aynı zamanda sadece soylu gaz üretimi değil, aynı zamanda jeotermal gradientler ve termal ilkbaharların dağılımı.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Alpha çürüme, Dünya versquo'nın yapımında temel bir süreçtir; ikincil atmosfer.Bu doğrudan katkıların ötesinde, uranyum ve tonyumun çürüme zincirleri radon ve xenon ile atmosferi sağlamak, atmosferik bir gaz envanterine karmaşıklaştırmak.
Bu gazların kabuk, mantle ve atmosfer arasındaki dağılımı, dünyanın en erken dönemlerine geri dönen bir gezegensel evrim, diffüzyon kinetiği, volkanik ulaşım ve çekimsel kaçışı ölçerek, asotopik imzalarını ölçerek, geoscientists, gezegensel farklılaşma, termal tarih ve Dünya-rücretlerinin yeniden yaygınlaşmasının rekorunu okur.
Sadece inert curiosity olmaktan uzak, asil gazlar derin Dünyadan gelen elçilerdir. Artık kristallerde meydana gelen alfa çürüklerinin parmak izlerini taşıyorlar, şimdi aktif volkanların altında taşarak, ve bu anlamda, tüm dünya ve damarlarımızın bir parçası olan minerallerde; Havadaki her atomu bir zamanlar zirkon veya garnet tahıl yoluyla bir kez bir kez bir kez, enerji santralinin ve kimliğinin değiştiğinin bir parçası.