Планетарная дифференциация - Planetary differentiation


Из Википедии, свободной энциклопедии
Слои Земли , дифференцированной планетарного тела

В планетарной науке , планетарная дифференциация представляет собой процесс выделения различных составляющих планетарного тела как следствие их физического или химического поведения, где тело развивается в композиционно различных слоев; в более плотных материалах с планетой тонуть к центру, в то время как менее плотные материалы поднимаются на поверхность, как правило , в океане магмы . Такой процесс имеет тенденцию создавать ядро и мантию . Иногда химически различная корка образуется на верхней части мантии. Процесс планетарной дифференциации произошел на планете, карликовые планеты , астероиды 4 Веста и естественные спутники (например, Луна ).

Обогрев

Когда вс воспламеняются в солнечной туманности , водород , гелий и другие летучие вещества выпаривали в регионе вокруг него. Солнечный ветер и давление излучения вынуждены эти материалы с низкой плотностью от Солнца Скалы и элементы , содержащие их, были лишены их ранних атмосфер, но сам остался, чтобы накопить в протопланеты .

Протопланета имели более высокие концентрации радиоактивных элементов в начале своей истории, количество которой уменьшила в течение долгого времени из - за радиоактивный распад . Отопление из - за радиоактивности, воздействия и гравитационного давления плавится частей протопланетами , как они росли в сторону , являющихся планетами . В расплавленных зонах, это было возможно для более плотных материалов тонуть по направлению к центру, в то время как более легкие материалы всплыли на поверхность. Составы некоторых метеоритов ( Ахондриты ) показывают , что дифференцирование также имело место в некоторых астероидах (например , Вест ), которые являются родительскими телами метеорных. Недолговечный радиоактивный изотоп 26 Al , вероятно , является основным источником тепла.

Когда протопланеты обрастать больше материала, энергия удара вызывает локальное нагревание. В дополнении к этому временному отоплению, сила тяжести в достаточно большом теле создает давление и температуру , которые достаточны , чтобы расплавить некоторые материалы. Это позволяет химические реакции и плотность различию смешивать и отдельные материалы, а также мягкие материалы для распространения по поверхности.

На Земле , большая часть расплавленного железа достаточно большая плотность , чем континентальная кора материал , чтобы заставить свой путь вниз через кору к мантии . Во внешней Солнечной системе подобный процесс может иметь место , но с более легкими материалами: они могут быть углеводороды , такие как метан , вода в качестве жидкости или льда или замороженных углекислого газа .

Химическая дифференциация

Несмотря на то, сыпучие материалы дифференцируются наружу или внутрь в зависимости от их плотности, элементы , которые являются химически связанные в них фракционировать в соответствии с их химическим сродством, «увлекаются» более обильными материалами , с которыми они связаны. Так , например, хотя редкий элемент уран очень плотный в виде чистый элемента, он химически более совместят как микроэлемент в свете, Земли силикатного -Rich коры , чем в плотной металлической сердцевине.

Физическая дифференциация

разделение путем использования разности плотностей

Высоковольтные плотности материалов , как правило, тонут через легкие материалы. Эта тенденция зависит от относительных структурных преимуществ, но такая прочность снижается при температурах , когда оба материала выполнен из пластика или расплавленные. Железо , самый общий элемент , который, вероятно, образуют очень плотную фазу расплавленного металла, имеет тенденцию собираться в сторону планетарных интерьеров. С этим многие сидерофильных элементы (то есть материалы , которые легко сплав с железом) также путешествовать вниз. Однако, не все тяжелые элементы делают этот переход как некоторые халькофильных тяжелые элементы связываются в силикатных и оксидных соединения с низкой плотностью, которые дифференцируются в противоположном направлении.

Основные композиционно дифференцированные зоны в твердой Земле , являются очень плотными богатыми железа металлического ядра , менее плотным магний-силикатного -богатой мантией и относительно тонкая, легкая кора состоит в основном из силикатов алюминия , натрия , кальций и калия . Еще светлее по- прежнему являются водянистой жидкостью гидросферы и газообразной, обогащенным азотом атмосферы .

Более легкие материалы имеют тенденцию к росту через материал с более высокой плотностью. Они могут взять на себя куполообразные формах , называемых диапирами при этом. На Земле, соляные купола являются соли диапиров в земной коре , которые поднимаются через окружающие скалы. Диапиры расплавленных низкой плотности силикатных пород , таких как гранит в изобилии в верхней коре Земли. Гидратированный, низкой плотности серпентинитовый формируется за счет изменения мантийного материала в зонах субдукции также может подниматься на поверхность , как диапиров. Другие материалы сделать то же самое: пример низкой температуры, вблизи поверхности обеспечивается грязевых вулканов .

Луны KREEP

На Луне, отличительной базальтового материала было обнаружено , что высока в «несовместимых элементов» , таких как калий , редкоземельных элементов и фосфора , и часто называют аббревиатурой KREEP . Кроме того , с высоким содержанием урана и тория . Эти элементы исключается из основных минералов лунной коры , который кристаллизуется из своего первозданного магматического океана , и KREEP базальта , возможно, был в ловушке , как химическое различие между корой и мантией, с периодическими извержениями на поверхность.

Фракционный плавления и кристаллизации

Магма в Земле получают путем частичного плавления источника породы, в конечном счете , в мантии . Расплава извлекает большую часть из «несовместимых элементов» от своего источника, которые не являются стабильными в основных минералах. Когда магма поднимается выше определенной глубины растворенные минералы начинают кристаллизоваться при определенных температурах и давлениях. Полученные твердые вещества удалять различные элементы из расплава, а расплав, таким образом обедненный из этих элементов. Исследование микроэлементов в магматических породах , таким образом , дает нам информацию о том, что источник расплавляется , сколько производить магму, и какие полезные ископаемые были потеряны из расплава.

термодиффузия

Когда материал неравномерно нагревается, более легкий материал мигрирует в сторону более горячих зон и тяжелый материал мигрирует в сторону более холодных районах, которые , как известно , как термофореза , термомиграции, или эффекта Соре . Этот процесс может повлиять на дифференциацию магматических камер .

Дифференцирование через столкновение

Земля «s Луны , вероятно , формируется из материала , плеснул на орбиту под воздействием большого тела на раннюю Землю. Дифференцировка на Земле , вероятно , уже была разделена множество более легких материалов по направлению к поверхности, так что воздействие удалено непропорционально большое количество силикатного материала с Земли, и оставила большинство плотного металла позади. Плотность Луны значительно меньше , чем у Земли, из - за отсутствия большого железного сердечника.

Плотность различия на Земле

На Земле , физические и химические процессы дифференциации привели к плотности земной коры примерно 2700 кг / м 3 по сравнению с 3400 кг / м 3 плотности композиционно различной мантии чуть ниже, и средней плотности планеты в целом 5515 кг / м 3 .

Теории формирования сердечника

Заметки