ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΟΣΜΟΧΗΜΕΙΑΣ. Αριάδνη Αργυράκη

Transcript

1 1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΟΣΜΟΧΗΜΕΙΑΣ Αριάδνη Αργυράκη

2 Περιεχόμενα 2 1. Η προέλευση των χημικών στοιχείων στο σύμπαν 2. Δημιουργία του ηλιακού συστήματος 3. Μετεωρίτες και η σημασία τους στον προσδιορισμό της σύστασης και εξέλιξης του ηλιακού συστήματος 4. Χρονολογική εξέλιξη του ηλιακού συστήματος

3 Σύσταση γης Προέλευση γης 3 Ερμηνεία συγκέντρωσης στοιχείων στη γη Σύγκριση γήινων και εξωγήινων επιπέδων συγκέντρωσης χημικών στοιχείων Αιτία αφθονίας Si, Mg, Fe, O στη γη

4 Κοσμοχημεία & Κοσμολογία 4 Στόχος η κατανόηση της κατανομής και της συγκέντρωσης των χημικών στοιχείων στο Ηλιακό Σύστημα και στο Σύμπαν Μέθοδοι έρευνας Ορυκτολογία πετρολογία Γεωχημεία κύριων στοιχείων και ιχνοστοιχείων Μελέτη ισοτόπων Ραδιοχρονολογικές μελέτες Μαγνητικές μέθοδοι Μελέτη ραδιενέργειας

5 Μοναδικότητα Γήινης σύστασης 5 Αποτέλεσμα 3 διεργασιών Νουκλεοσύνθεσης = μηχανισμός γένεσης των στοιχείων στο σύμπαν ( Δημιουργίας Ηλιακού Συστήματος Διαφοροποίησης υλικού του ηλιακού νεφελώματος Δημιουργία του πλανήτη Γη Δεδομένα από τη μελέτη μετεωριτών (επιτρέπουν τη συσχέτιση μεταξύ γήινων και εξωγήινων υλικών)

6 6 Αφθονία στοιχείων στο ηλιακό σύστημα αστροφυσική εξέλιξη του σύμπαντος Σύντηξη 4 Η και παραγωγή 4 He Καύση He και παραγωγή 12 C & 16 O Καύση C, Ne, O 24 Mg, 32 S, 28 Si Καύση Si 40 Ca, 56 Fe Παραγωγή στοιχείων μέσω σύλληψης νετρονίων κατά το σχηματισμό supernovae H+ He+ (Li) + (Be)+ (B) = 99.9% της σύστασης του Ηλιακού Συστήματος Υπολείμματα του Bing Bang (15 δισ. Χρόνια πριν) Πρώτη ύλη για τη δημιουργία των αρχικών αστέρων, κατά την εξέλιξη των οποίων προέκυψαν τα βαρύτερα στοιχεία μέσω σειράς πυρηνικών αντιδράσεων (Lauretta (2011), Elements, v.7, p.11-16)

7 Κανόνας Oddo Harkins 7 Τα στοιχεία με άρτιο ατομικό αριθμό είναι πιο άφθονα από αυτά με περιττό ατομικό αριθμό Σταθερότεροι οι πυρήνες που εμφανίζουν ζεύγη νουκλεονίων (Palme and Beer, 1993)

8 Gas Giants Ηλιακό Σύστημα Γήινοι Πλανήτες (Terrestrial planets) Μεταλλικός πυρήνας και πυριτικό περίβλημα/ Δευτερογενής ατμόσφαιρα 8

9 Δημιουργία του ηλιακού συστήματος 9 Τηλεσκοπική εικόνα: Νεφέλωμα Carina European Southern Observatory (ESO). Δράση βαρύτητας στο αρχικό μοριακό νεφέλωμα ηλιακό νεφέλωμα (~4.6 δισ. Χρόνια πριν) Δημιουργία πλανητοειδών από συσσωμάτωση αστρικής σκόνης Δημιουργία πλανητών από συγκρούσεις πλανητοειδών Stephen Hawking - Formation of the Solar System video:

10 Σημασία μελέτης μετεωριτών 10 Συγκρούσεις πλανητοειδών + πυρηνικές αντιδράσεις τήξη του εσωτερικού των πλανητών και δημιουργία πλανητικών πυρήνων πλούσιων σε μέταλλα Διαφοροποίηση και δημιουργία δομής των πλανητών Εξαίρεση οι πρώιμοι μετεωρίτες (primitive meteorites): Προέρχονται από σώματα που δεν υπέστησαν τήξη (αστεροειδείς και κομήτες) πληροφορίες για τη σύσταση και εξέλιξη του ηλιακού νεφελώματος πριν τη δημιουργία πλανητών.

11 Ταξινόμηση μετεωριτών 11 Συνήθεις Πρώιμοι (primitive) Χονδρίτες Ανθρακοχονδρίτες Μετεωρίτες Αχονδρίτες Ενστατιτικοί Διαφοροποιημένοι (differentiated) Σιδηρομετεωρίτες Σιδηρολιθομετεωρίτες (White, 2011)

12 Ανθρακοχονδρίτες Το πλέον πρώιμο υλικό 12 Σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ σύστασης ανθρακοχονδριτών και ηλιακής φωτόσφαιρας Εξαίρεση τα πλέον πτητικά στοιχεία και το Li Σύσταση ανθ/τη= σύσταση ηλιακού νεφελώματος χρήση για κανονικοποίηση στοιχείων στα γήινα μέσα (White, 2011)

13 Δομή χονδριτών 13 E.R.D. Scott and A.N. Krot Treatise on Geochemistry, 2007

14 Σύσταση χονδριτών Chondrules 14 Σφαιροειδή πυριτικά συσσωματώματα διαμέτρου mm Ποικιλία μορφολογίας και υφής Σύσταση ολιβίνη, πυρόξενου, υέλου Σταγόνες πυριτικού τήγματος που κρυσταλλώθηκαν γρήγορα

15 Σύσταση χονδριτών CAIs & κόκκοι Fe-Ni 15 CAIs= Calcium- aluminum rich inclusions (εγκλείσματα Ca-Al) Τα πρώτα στερεά που σχηματίστηκαν στο ηλιακό νεφέλωμα Fe-Ni ως καμασίτης και ταινίτης Συχνά οι χονδρίτες έχουν υποστεί μεταμόρφωση αλλοίωση των πρωτογενών χαρακτηριστικών τους

16 Διαφοροποιημένοι μετεωρίτες 16 Προέλευση από: Διαφοροποιημένους πυρήνες αστεροειδών σύσταση Fe-Ni (σιδηρομετεωρίτες) Διαφοροποιημένους μανδύες και φλοιούς αστεροειδών πυριτική συσταση (αχονδρίτες) Μίγμα των άνω κατηγοριών (Σιδηρολιθομετεωρίτες)

17 Εικόνες χονδριτών 17 (Scott (2011) Elements, v.7, p )

18 Εικόνες διαφοροποιημένων μετεωριτών 18 (Scott (2011) Elements, v.7, p )

19 Μέθοδοι ραδιοχρονολόγησης του ηλιακού συστήματος 19 (Kleine and Rudge (2011) Elements, v.7, p.41-46)

20 20 Χρονολογική κλίμακα της ιστορίας του ηλιακού συστήματος με βάση ισοτοπικά δεδομένα Σιδηρομετεωρίτες Χονδρίτες (Kleine and Rudge (2011) Elements, v.7, p.41-46)