地球的起源和演变：从宇宙大爆炸到人类的将来(01-06)

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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

第一课 矿物学(mineralogy)和研究地球的新角度

矿物定义 - 自然形成的有可定义的化学成分的晶体

矿物学研究

  历史上矿物学主要研究各种矿物的静态的物理特征（例如硬度）和化学特征（例如晶体结构）

    十分严谨的科学研究, 各种试验都可以重复验证

  当前矿物学还研究各种矿物的形成条件和地球演变

    从宇宙大爆炸开始, 怎么演化到现在地球上四千多种矿物的

    需要和其它学科（例如天文, 地质, 生物）合作研究

地球表面的演变

  岩浆热海洋 -> 固体岩浆 -> 水世界 -> 原始大陆 -> 第一次氧化 -> 雪球 -> 盘古(Pangea)超大陆 -> 现在的七大洲四大洋

第二课 宇宙的开始和早期演变

宇宙大爆炸 (约137亿前)理论的三个证据

  来自其它星系的电磁波红移 -> 它们在远离地球 -> 宇宙还在膨胀

  宇宙背景微波(microwave)的发现 - 理论上早期的高频电磁波现在应该弱化成微波

  宇宙中氢, 氦, 锂和它们的同位素的比例与理论估算相符

第三课 元素的起始-核合成

早期核合成(nucleosynthesis)

  宇宙大爆炸 -> 重力, 强作用力, 弱作用力, 电磁力 -> 轻子和夸克 -> 轻元素氢, 氦, 锂

超新星(supernova)

  氢为主要成分的星云 -> 重力集中压缩 -> 高温高压氢核聚变为氦 -> 氦核聚变为碳, 氧 -> 继续聚变成一其它元素到铁 -> 铁核坍塌 -> 超新星爆发

  超新星爆发时中子可以和一些元素聚变, 然后放出电子时中子数减一质子数加一, 成为新元素

  多轮超新星爆发, 生成各种轻重元素, 成为岩石行星的基础

第四课 原矿物(ur-mineral)-宇宙最早的晶体

能产生原矿物的元素

  已经生成了足够多的元素

  化学反应活跃的元素-惰性元素不会参与

  能在高温下生成的晶体

  只有9种元素参与-碳氮氧镁铝硅钙钛铁

原矿物

  钻石 -> 石墨 -> 某些碳化物, 氮化物, 氧化物, 硅化物

  证据 - 可以用退役的U2高空飞机采集到微小的空间尘埃

第五课 太阳系生成前的空间尘埃 - 化学反应开始

化学反应

  化学反应定义 - 两个或多个原子近距离相遇, 它们的电子的轨道重新安装

  超新星爆发后可能产生的化合物 - H2O, N2, NH3, CH4, CO, CO2

同位素的现代研究

  不同空间尘埃里同位素的相对比例可以和地球十分不一样

第六课 理解深度时间

判断时间的证据

  树的年轮和沉积物质的年层

  地质

变迁的速度 - 例如大西洋变宽的速度, 夏威夷山形成的速度

  放射性同位素的半衰期 - 碳14, 铀238, 钾40

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