地球的起源和演变：从宇宙大爆炸到人类的将来(07-12)

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虽然这是一个关于自然科学的课程, 但讨论范围到从宇宙大爆炸到太阳系形成到地球上生命演变, 解答了“人类从哪里来”的(哲学)问题

非专业人士的学习笔记, 难免有误, 请指教

地球的起源和演变：从宇宙大爆炸到人类的将来

第七课 太阳系的形成

太阳系的特点 - 形成假设需要给出合理解释

质量分配 - 太阳占99.9%

元素分布 - 近太阳的四个行星主要是岩石, 远离太阳的四个行星主要是氢氦等易挥发元素

角动量的分布 - 主要在木星

行星围太阳旋转轨道和自转方向 - 几乎都在同一平面和同一方向

星云假设

星云 -> 重力使元素逐渐集中 -> 足够多的氢在高温高压下开始聚变 (约46亿年前) -> 强太阳风把较近行星的氢氦吹到外周 -> 近太阳行星主要是岩石, 远离太阳的行星主要是氢氦等易挥发元素

其它恒星系

计算机模拟星云假设 - 双恒星体系应该很普遍, 天文观测也证实这点

观测其它恒星的行星 - 较大的行星可能使恒星发的光产生周期性频率飘移(多普勒效应)

第八课 类地行星(Terrestrial Planets)

开普勒空间望远镜

2009年被发射, 围太阳旋转轨道

一直对着一个包括约100,000恒星的方向

发现了很多行星

已经能源耗尽了

太阳的类地行星

水星(Mercury) - 可能有近期火山活动

金星(Venus) - 自转方向与其它行星相反, 极端温室效应

火星(Mars) - 现在还有极地冰原

第九课 气体行星和它们的卫星

太阳的气体行星

木星(Jupiter) - 很大(如果大到氢聚变, 太阳系就是双星体系了); 很多卫星, 其中8个球体卫星

土星(Saturn) - 有一个漂亮的环(ring), 复杂的卫星系统, 其中有相当多的冰

天王星(Uranus) - 横向(sideways)自转

海王星(Neptune) - 其最大的卫星(Triton)用相反方向绕海王星

注: 冥王星(Pluto)已经降级, 不再被认为是行星了

第十课 陨石

地球 - 人类的家园

地球的化学组成, 包括同位素比例, 和太阳其它类地行星相近

太阳和地球的距离合宜 - 地表有液态水

地球自转24小时 - 如果太慢昼夜温差会很大, 如果太快会有极端气候

地球相当大 - 重力可以保持表面水不流失

太阳是一颗主序星(main sequence star), 有自己的早期发展状态

金牛T星(T Tauri star) - 氢聚变刚刚开始

原恒星坍塌(protostar collapse) - 大量辐射, 强磁场, 强太阳风

稳定恒星 - 重力收缩和氢聚变扩张取得平衡

陨石

球粒陨石(chondrites)约90%

铁陨石约5% - 南极洲的陨石样本显示铁陨石并不是大多数

无粒陨石(achondrites)约5%

第十一课 球粒陨石

陨石分类

石陨石

球粒陨石(chondrites) - 许多陨石球粒(chondrules), 最早形成

无粒陨石(achondrites)

铁陨石 - 铁和镍(nickel)

石铁陨石 - 铁和硅化矿物质

铁陨石, 石铁陨石, 无粒陨石都是微行星(planetesimals)的残余物质

微行星形成 -> 大到有铁镍核心 -> 星体碰撞 -> 陨石

球粒陨石组成部分

陨石球粒 - 大麦粒大小的圆粒, 在太阳还在金牛T星阶段生成的原矿物和一些新矿物

富钙铝包体(calcium-aluminum-rich inclusions) - 相对浅色的圆形原矿物和新生成小晶体, 太阳系最早生成的矿物(约45.67亿年前)

不透明矿物(opaque minerals) - 主要是氧化物和硅化物

第十二课 陨石类型和微行星

微行星形成 - 从空间尘埃开始的吸积(accretion)过程

凝结(coagulation) - 直径到几个厘米大小

可能因为某种湍流(turbulance), 继续变大

直径到公里级别 -> 重力加速作用 -> 直径达到几百公里 -> 高温高压内部熔化成液体

微行星分化(differentiation)

内部熔化 -> 内部热量和水的作用 -> 含硅的液化岩石, 粘土矿物(clay minerals) -> 铁镍核心, 硅酸盐地幔, 浅地壳的结构

微行星碰撞

微行星超音速碰撞时的高压 -> 生成新矿物质

大小相近的微行星高速碰撞 -> 碎片化I解体

铁镍核心形成铁陨石

地幔和地壳的矿物质可能形成无粒陨石

月亮陨石, 火星陨石, 地球陨石

月亮陨石 - 有和阿波罗登月计划带回的月亮岩石相似的元素组成

火星陨石 - 其中的小气泡和火星的大气层相似

地球陨石 - 也许能在月亮找到