地球化学11381

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1、表1.5太阳系九大行星有关参数地球质量和体积为基本单位，则土星分别为95.18和745，木星分别为317.94和1316。其主要成分为H和He，亲石和亲铁元素含量低。(3)远日行星，即天王星、海王星和冥王星。其成分是以冰物质为主。H质量分数估计为10％，He和Ne平均为12％。上述三类行星中岩石物质、冰态物质和气态物质的比值分别为1：10-4：(10-7~10-12)；0.02：0.07：0.71：和0.195：0.68：0.12。以上三类行星中主要元素的原子相对丰度见表1.6。表1.6太阳系中某些主要元素的原子相对丰度太阳系成员气体H、He等冰状物质C、N、O岩石物质M

2、g，Si，Fe等太阳1.00.0150.0025类地行星和陨石痕痕1.0木星0.90.1痕土星0.70.3痕天王星、海王星、彗星痕0.850.15根据平衡凝聚模型，距太阳愈远温度愈低，各行星区凝聚物的成分和含量均不相同。随着行星空间探测技术的发展，目前对各行星及卫星已经提出了多种化学组成模式。如：水星：主要由难熔金属矿物、铁镍合金和少量辉石组成；金星：除上述成分外，还含有钾(钠)铝硅酸盐，但是不含水；地球：除上述成分外，还含有透闪石等一些含水硅酸盐和三种形式的铁(金属铁，FeO和FeS)，金属铁和FeO形成低熔点混合物，在放射性加热下熔化、分异，形成早期地核；火星：含有更

3、多的含水硅酸盐，金属铁已经完全氧化为FeO或与S结合形成FeS，没有金属铁的核；最新火星探测器“勇气号”“机遇号”发回的火星全景图像表明，火星上的土壤中可能含有很高成分的赤铁矿，即Fe2O3，找到它就能证明火星上曾经有水存在过。而探测器所传回的火星岩层图像中，一些火星岩层有细微的层次，并且岩层不象笔记本那样平行，岩层有时相互交错，可能是因火山活动、风和水的作用而成。如果真能在火星上找到水的迹象，将会有力支持关于火星曾经有生命存在的设想。根据表1.7，类地行星与远离太阳的外部行星的大气层，其成分存在明显的差别，内行星比较缺乏原始星云中的气体组分（H、He等），而外行星则富集

4、这种组分。类地行星由于距太阳近，早期太阳风的驱赶作用很强烈，行星表面捕获的气体难以保存，因而地球和类地行星的大气层是次生的，即主要通过行星内部物表1.7行星大气层的特征(韩吟文和马振东,2003)质的熔融、去气过程形成。计算表明，地球由内部物质的熔融去气作用，大约已排出1.7433×1024g的挥发组分，其中CO为1.218×1023g。月球表面的大气中主要是He和Ar，白天和黑夜大气浓度分别为3×103和6×104原子/cm3，几乎是真空状态。(月球的土壤中蕴藏着极其丰富3He资源，初步估算，月球上的3He资源量大约有100万吨到500万吨，氦3是可控核聚变的主要原料之

5、一，地球上的氦3储量非常稀少。若可控核聚变发电成为现实，目前我国一年的发电总量只需要10吨左右的氦3，而全世界一年能源消耗的需求量也大约只要100吨。这样计算下来，月球上的氦3储量完全可以为人类社会提供上万年的能源需求)水星的大气层极稀薄(<0.0003×105Pa)，主要含Ar、Kr、Xe、He、H、O、C、Ne等；火星大气层也稀薄，质量只有地球的1/10，体积为地球的1/6，约(0.005~0.007)×105Pa，主要由CO2(95%)、He(3%)、N2(2%~3%)以及Ar、O2等组成。金星和地球有稠密的大气层，金星大气层达100×105Pa，主要为CO2和N2

6、。类木行星距太阳较远，温度低，早期太阳风的驱赶作用不强烈，大气层物质主要是行星形成时从星云中捕获的气体，它保持了星云气体的成分和同位素比值。木星大气层约(0.1~0.5)×105Pa，主要成分为H2，He，NH3和C2H2。土星大气层约(0.05~0.5)×105Pa，主要成分为NH3，CH4和H2等。天王星和海王星的大气层的主要成分为CH4，NH3，H2和He。由表可见，类地行星与远离太阳的外部行星除在大气层成分上存在明显差别外，行星大气层的厚度与密度与行星质量有关，质量大的行星，容易形成较为稠密的大气层。由于水星和火星表面气压低，液态水在行星表面沸腾成气态，火星和水星

7、质量也小，对气体捕获能力小，因此火星和水星不可能产生水圈，只能形成极稀薄的大气层。金星比地球表面温度高(约650~700K)，因此也没有水圈。根据宇宙大爆炸假说，太阳系中太阳的作用如同一台大吹风机，靠近太阳的各区域内如氢和氦那样的易消失的轻元素已被吹除干净。首先因为靠近太阳的类地行星直接受到酷热之苦，转变为大气中大量的原子运动。其次，由于类地行星的质量相对较小，引力不强，不足以包容原子的活动，这些原子就逃脱到空间中去，留下来的只有那些比氢和氦重的元素，它们在太阳火热的作用下不会自行汽化，这些元素就是耐热元素，就形成了金星、地球