Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
2.4.2. Реакции протонного захвата. Уже упоминавшиеся богатые протонами нуклиды (например, 1131п; см. рис. 2.5), вообще говоря, не могут образоваться ни в е-, ни в г-процессах. Была выдвинута идея о существовании р-процесса [42], который похож на г-процесс, за исключением того, что поток нуклонов состоит преимущественно из протонов. р-Нуклид должен был бы рождаться в (р, у) -реакциях с тяжелыми элементами, предварительно образовавшимися в э- и г-процессах. Однако в отличие от реакций нейтронного захвата проблема состоит в том, что быстрые протоны, вероятно, редки на большинстве стадий звездной эволюции, потому что для придания заряженным протонам высоких скоростей требуются весьма высокие энергии. Следовательно, в результате любых реакций р-типа может образоваться, видимо, лишь небольшое количество продуктов. Относительно высокая распространенность и низкие кулоновские барьеры, характерные для таких нуклидов, как 12С, 141М, 1бО и т. д., означают, что они могут также быть важными ядрами-мишенями в р-процессе [320].
Источник протонов на прогрессивной стадии горения звезды также является одной из проблем, хотя им может оказаться фотодезинтеграция элементов. Например, при температурах выше 3 -109 К происходит быстрая фотодезинтеграция 28Б1 с выделением р-, 11- и та-частиц. Источником протонов может быть также вспышка сверхновой.
2.5. Образование 1Л, Ве и В. Образование этих элементов еще не нашло объяснения в нашем обзоре. Действительно, все рассмотренные процессы как бы обходят эти элементы, и до некоторой степени это может быть причиной их низкой распространенности в космосе. Общепринятой теории их образования до сих пор нет. Пожалуй, в настоящее время наиболее вероятной, чем другие, причиной образования этих элементов считаются реакции расщепления (см. разд. 1.5.1) в космическом газе, где мишенями служат главным образом углерод, азот и кислород [320]. Образовавшиеся таким способом легкие нуклиды затем
4—398
50 Часть I
в течение звездной эволюции могут быть уничтожены в ряде спровоцированных протонами деструктивных реакций следующего типа:
?Li(p, »Не)*Не, 71Д(р, а)'Не, !,Ве(р, а) «Li, ^Bfo, а)'Ве.
2.6. Обобщенное изложение теории нуклеосинтеза. Предполагаемые стадии нуклеосинтеза, которые качественно были рассмотрены выше, могут быть согласованы количественно, в частности, со спектром космической распространенности элементов (рис. 2.2). Эта задача выходит за рамки данной книги, но мы видели, что предсказанные пути ядерных реакций в звездах в общем объясняют существование пиков и провалов в спектре распространенности. Итак, элементы Не, С, N и О образуются в процессе горения водорода, включая двойной CNO-цикл (см. кислородный пик на рис. 2.2). Горение гелия дает С, О, Ne и Mg, но не дает Li, Be или В. Происхождение этих трех элементов объясняется реакциями расщепления, при которых С, N и О в космическом газе являются мишенями. Горение углерода и кислорода ведет к образованию Ne, Na, Mg и Si, а затем на стадии дальнейшего горения в равновесном процессе нуклеосинтеза образуются элементы группы железа; пик на графике рис. 2.2 становится понятным с точки зрения энергетики внутриядерных связей. Элементы с атомными номерами вплоть до Bi (83) могут образоваться в процессах нейтронного захвата, скорости которых малы по сравнению со скоростями радиоактивного распада, в то время как при сравнительно высоких скоростях захвата будут образовываться элементы с Z>»83.
Хотя природа некоторых процессов нуклеосинтеза остается в значительной степени неопределенной, отметим с удовлетворением, что для теоретического объяснения наблюдаемой распространенности большинства элементов наших знаний вполне достаточно.
Рекомендуемая дополнительная литература
Clayton D. D. Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis. McGraw-Hill, New York. 612 pp., 1968.
Reeves H. Nuclear Reactions in Stellar Surfaces and their Relation with Stellar Evolution. Gordon & Breach Science Publ., London, 87 pp., 1971.
Seibin J. The origin of the chemical elements. 1. Journal of Chemical Education, 50, 306—310, 2. Journal of Chemical Education, 50, 380—387, 1973.
3. Луна 51
3. Луна
3.1. Введение. Важность химических и геофизических данных о спутнике Земли для геохимика определяется тем, что эти данные налагают ограничения на теоретические модели эволюции Солнечной системы. В особенности они существенны для моделей образования системы Земля — Луна и вещественных взаимосвязей в ней. Древняя не претерпевшая химического выветривания лунная поверхность дает ключ к пониманию процессов, протекавших во внешних зонах не только Луны, но и Земли на ранних этапах их истории. Из нее можно извлечь также важную информацию о химическом составе внутренних зон этих планет. Менее чем за десятилетие (1968—1976 гг.) значительно изменились и расширились наши знания и представления о Луне. Волнующее исследование человеком участков ее поверхности и доставка на Землю образцов лунных горных пород и реголита привели к переоценке представлений о происхождении как Луны, так и Земли. Чрезвычайная разреженность лунной атмосферы и восстановительные условия на поверхности планеты обусловили свежесть доставленных пород, несмотря на их огромный возраст и тем самым широкие возможности для их геохимического исследования.
