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此課程來自“ The Great Courses”
https://www.thegreatcourses.com/courses/the-origin-and-evolution-of-earth-from-the-big-bang-to-the-future-of-human-existence
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雖然這是一個關於自然科學的課程, 但討論範圍到從宇宙大爆炸到太陽係形成到地球上生命演變, 解答了“人類從哪裏來”的(哲學)問題
非專業人士的學習筆記, 難免有誤, 請指教
地球的起源和演變：從宇宙大爆炸到人類的將來
第十三課 無粒隕石和元素地球化學分類
礦物演變的動力
熱 - 太陽風, 重力勢能, 放射性物質裂變
水 - 提供化學活性和流動性
衝擊 - 可以短時間內達到高溫高壓
礦物演變
球粒隕石中~60種礦物質 -> 所有隕石中~250種礦物質
地球上4,700已知礦物質才出現約5%
有些化學元素沒有在隕石中找到
礦物質中的其它元素的替代品/雜質
礦物質之間的邊緣物質
極小的顆粒
化學物質的戈德施密特(Goldschmidt)分類 - 元素地球化學分類
不同化學元素有不同地球化學親和性(geochemical affinities)
親石元素
親鐵元素
親硫元素
親大氣元素
第十四課 地球的吸積(accretion)和分化(differentiation)
吸積過程
太陽早期金牛T星狀態(T Tauri Sun)-> 生成隕石球粒和富鈣鋁包體(~60種礦物質) -> 電磁力和其它作用力 -> 籃球大小 -> 重力作用逐漸增加 -> 直徑約1公裏大小 -> 重力起主要作用 -> 直徑50~100公裏的微行星 -> 劇烈碰撞 -> 岩漿釋放水和氣體
分化過程
微行星 -> 重力勢能和放射性元素 -> 液態熔漿 -> 物理分化和化學分化 -> ~250種礦物質
探測地球內核
轉動慣量 - 潮汐影響
地震學 - 地震產生的聲波的傳播
不同介質裏不同速度；邊界反射；橫波和縱波不同傳輸特性
第十五課 月亮的起源
月亮
火星也有自己的月亮 - 相對小很多, 可能是重力捕獲的小行星
地球的月亮 - 直徑有地球的?
早期月亮起源的假設
地球的熔岩被高速自轉甩出去了 - 出現了太平洋
被地球重力捕獲的小行星
和地球同時生成
阿波羅登月計劃
六次登月在不同地點收集岩石樣本
有時是塵埃, 不是石頭
第十六課 一次劇烈的側撞
阿波羅登月計劃
月亮隻有一個相對很小的鐵核 - <3%
很少的易揮發元素 - 如氫, 氮, 碳
氧元素的同位素比例和地球幾乎一樣
側撞假設
約45億年前, 地球已經很大, 一個小一點的行星提亞(“Theia”)和地球來了一次側撞 -> 提亞消失成為地球一部分, 但地球和提亞的大量表層物質也被撞離地球 -> 在地球外15,000英裏處形成新月亮
地球和提亞的角動量成為一個係統 -> 月亮總是同一側麵向地球
側撞也使地球自轉有了~23度傾斜
提亞的絕大部分鐵核成為地球的一部分 -> 月亮的鐵核很小
早期月亮
距離地球隻15,000英裏 -> 從地球上看很大的月亮, 潮汐現象巨大
地球自轉隻用~5小時 -> 地球自轉逐漸緩慢, 同時月亮也逐漸離開地球(現在~238,900英裏)
第十七課 早期地球的六元素
化學過程
生成新的元素
生成新的礦物
地球的六大元素
氧 - 占地球總重量的約30%, 原子數目的近50%；99.99%的氧在各種礦石/岩石中
鎂 - 地球總重量的約15%；多在矽酸鹽裏
鋁 - 地球總重量的<2%
矽 - 地球總重量的約15%；矽酸鹽
鈣 - 地球總重量的<2%；多在矽酸鹽裏
鐵 - 地球總重量的約30%；地核；可以是2+或3+
第十八課 早期地球：從橄欖石(peridotite)到玄武岩(basalt)
早期試驗岩石學家
高溫 - 強電流通過鉑電線
高壓 - 巨大的液壓機
早期岩石：橄欖石(Peridotite)
礦物晶體鎂橄欖石(Mg2SiO4)形成 -> 相對密度大 -> 逐漸下沉 -> 純橄欖岩(dunite)
月亮：鎂和矽下沉 -> 較多鈣, 鋁, 鐵 -> 生成鈣長岩(anorthite) -> 月亮的銀灰色部分
地球：頑輝石(MgSiO3)和橄欖岩(olivine)混合 -> 逐漸冷卻 -> 橄欖石(Peridotite, (Mg,Fe)2SiO4) -> 下沉到地幔 -> 橄欖石輝石(olivine-pyroxene)在地幔上層 -> 地底400公裏, 壓力把橄欖石變成瓦茲利石(wadsleyite)
早期岩石：玄武岩(Basalt)
橄欖石是最早形成的岩石 -> 沉入地幔
橄欖石在不同水和二氧化碳的環境中熔點不同 -> 熔化了的橄欖石較輕 -> 上升為岩漿(magma) -> 火山噴發 -> 凝固 -> 玄武岩
玄武岩是一大類岩石
斜長石(Plagioclase)
輝石(Pyroxene)
類地行星：地殼的主要成分
月亮：較深顏色部分
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地球的起源和演變：從宇宙大爆炸到人類的將來
第十三課 無粒隕石和元素地球化學分類
礦物演變的動力
熱 - 太陽風, 重力勢能, 放射性物質裂變
水 - 提供化學活性和流動性
衝擊 - 可以短時間內達到高溫高壓
礦物演變
球粒隕石中~60種礦物質 -> 所有隕石中~250種礦物質
地球上4,700已知礦物質才出現約5%
有些化學元素沒有在隕石中找到
礦物質中的其它元素的替代品/雜質
礦物質之間的邊緣物質
極小的顆粒
化學物質的戈德施密特(Goldschmidt)分類 - 元素地球化學分類
不同化學元素有不同地球化學親和性(geochemical affinities)
親石元素
親鐵元素
親硫元素
親大氣元素
第十四課 地球的吸積(accretion)和分化(differentiation)
吸積過程
太陽早期金牛T星狀態(T Tauri Sun)-> 生成隕石球粒和富鈣鋁包體(~60種礦物質) -> 電磁力和其它作用力 -> 籃球大小 -> 重力作用逐漸增加 -> 直徑約1公裏大小 -> 重力起主要作用 -> 直徑50~100公裏的微行星 -> 劇烈碰撞 -> 岩漿釋放水和氣體
分化過程
微行星 -> 重力勢能和放射性元素 -> 液態熔漿 -> 物理分化和化學分化 -> ~250種礦物質
探測地球內核
轉動慣量 - 潮汐影響
地震學 - 地震產生的聲波的傳播
不同介質裏不同速度；邊界反射；橫波和縱波不同傳輸特性
第十五課 月亮的起源
月亮
火星也有自己的月亮 - 相對小很多, 可能是重力捕獲的小行星
地球的月亮 - 直徑有地球的?
早期月亮起源的假設
地球的熔岩被高速自轉甩出去了 - 出現了太平洋
被地球重力捕獲的小行星
和地球同時生成
阿波羅登月計劃
六次登月在不同地點收集岩石樣本
有時是塵埃, 不是石頭
第十六課 一次劇烈的側撞
阿波羅登月計劃
月亮隻有一個相對很小的鐵核 - <3%
很少的易揮發元素 - 如氫, 氮, 碳
氧元素的同位素比例和地球幾乎一樣
側撞假設
約45億年前, 地球已經很大, 一個小一點的行星提亞(“Theia”)和地球來了一次側撞 -> 提亞消失成為地球一部分, 但地球和提亞的大量表層物質也被撞離地球 -> 在地球外15,000英裏處形成新月亮
地球和提亞的角動量成為一個係統 -> 月亮總是同一側麵向地球
側撞也使地球自轉有了~23度傾斜
提亞的絕大部分鐵核成為地球的一部分 -> 月亮的鐵核很小
早期月亮
距離地球隻15,000英裏 -> 從地球上看很大的月亮, 潮汐現象巨大
地球自轉隻用~5小時 -> 地球自轉逐漸緩慢, 同時月亮也逐漸離開地球(現在~238,900英裏)
第十七課 早期地球的六元素
化學過程
生成新的元素
生成新的礦物
地球的六大元素
氧 - 占地球總重量的約30%, 原子數目的近50%；99.99%的氧在各種礦石/岩石中
鎂 - 地球總重量的約15%；多在矽酸鹽裏
鋁 - 地球總重量的<2%
矽 - 地球總重量的約15%；矽酸鹽
鈣 - 地球總重量的<2%；多在矽酸鹽裏
鐵 - 地球總重量的約30%；地核；可以是2+或3+
第十八課 早期地球：從橄欖石(peridotite)到玄武岩(basalt)
早期試驗岩石學家
高溫 - 強電流通過鉑電線
高壓 - 巨大的液壓機
早期岩石：橄欖石(Peridotite)
礦物晶體鎂橄欖石(Mg2SiO4)形成 -> 相對密度大 -> 逐漸下沉 -> 純橄欖岩(dunite)
月亮：鎂和矽下沉 -> 較多鈣, 鋁, 鐵 -> 生成鈣長岩(anorthite) -> 月亮的銀灰色部分
地球：頑輝石(MgSiO3)和橄欖岩(olivine)混合 -> 逐漸冷卻 -> 橄欖石(Peridotite, (Mg,Fe)2SiO4) -> 下沉到地幔 -> 橄欖石輝石(olivine-pyroxene)在地幔上層 -> 地底400公裏, 壓力把橄欖石變成瓦茲利石(wadsleyite)
早期岩石：玄武岩(Basalt)
橄欖石是最早形成的岩石 -> 沉入地幔
橄欖石在不同水和二氧化碳的環境中熔點不同 -> 熔化了的橄欖石較輕 -> 上升為岩漿(magma) -> 火山噴發 -> 凝固 -> 玄武岩
玄武岩是一大類岩石
斜長石(Plagioclase)
輝石(Pyroxene)
類地行星：地殼的主要成分
月亮：較深顏色部分
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