ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изменение изотопного состава элементов в телах Солнечной системы из "Образование химических элементов в космических телах" В телах Солнечной системы протекают непрерывные ядерные превращения, которые приводят к изменению изотопного состава многих химических элементов. Изучение этих процессов позволяет понять историю развития вещества Солнечной системы. [c.157] Распад радиоактивных ядер приводит, естественно, к сдвигам изотопного состава многих элементов к накоплению содержания изотопов одних элементов и уменьшению других. Основное значение в истории Земли и метеоритов имеют радиоактивные изотопы К 0(7 = 1,25 10 лет), 32(7 = 1,42 10 ° лет), и235(7 = = 7,13-10 лет) и и з (7 = 4,5 10 лет). Радиоактивный распад указанных изотопов за время, прошедшее с момента образования земной коры, равное 3,5-10 лет, привел к значительному уменьшению их распространенности. Например, количество уменьшилось в 30 раз, — в 8 раз по сравнению с их первоначальным содержанием. Содержание изотопов и благодаря их большему периоду полураспада, уменьшилось на 10 и 50% соответственно. [c.157] За счет распада изотопов тория и урана в земной коре происходит накопление их стабильных продуктов распада и прежде всего гелия Не . Найдено, что 1 т гранита, содержащего 2 10 г урана и 1 10 г тория на грамм гранита, за 1 млн. лет производит 0,51 мл гелия при обычной температуре и давлении. Установлено, что весь присутствующий в земной коре Не имеет радиогенное происхождение. [c.158] Из данных В. Г. Хлопина следует, что за 1 млрд. лет в результате распада урана и тория содержание гелия в земной коре увеличивается на 1 10 вес. %, ь то время как распространенность гелия составляет только 1 1вес. %. [c.158] В 1947 г. акад. В. Г. Хлопин с сотрудниками путем измерения соотношения изотопов ксенона (124 136) и аргона (36 ,Л 40), выделенных из уранинита пегматитовых жил Северной Карелии, показал, что ксенон в этом минерале образуется при спонтанном делении урана. Дальнейшие детальные исследования показали, что в урановых минералах происходит как спонтанное деление так и деление ядер медленными нейтронами, которые, как мы увидим дальше, всегда присутствуют в урановых минералах. Доля этих двух видов деления зависит от возраста минерала, концентрации урана и природы примесей, присутствующих в минерале. Наблюдаемые в земной коре аномалии в распространенности некоторых изотопов теллура, ксенона и самария объясняются И. П. Селиновым спон танным делением изотопов трансурановых элементов (например, f ), последние могли входить в состав вещества, из которого образовалась наша планета, но вследствие сравнительно малых периодов полураспада полностью распались. [c.159] Значительное изменение химического состава Земли и других тел Солнечной системы, а также туманностей происходит за счет ядерных реакций с космическими лучами. В связи с тем, что эти реакции протекают в течение очень длительного времени, их эффект становится заметным. Легче всего его можно заметить в метеоритах — самых маленьких телах Солнечной системы. [c.161] Багодаря интенсивному облучению космическими протонами высокой энергии в метеоритах накапливаются значительные количества Не . Рассчитано, что при облучении железных метеоритов космическими лучами образуется 5 10 сж Не на 1 г метеорита в год. Поэтому гелий в метеоритах характеризуется очень высоким содержанием изотопа Не средняя величина отношения Не Не для железных метеоритов равна 0,32. В метеоритах образуются также значительные количества трития. Изменение его содержания в трех железных метеоритах в момент их падения на Землю дало величины от 1,2 10 до 3 10 отож/г. [c.161] По содержанию космогенных изотопов можно оценить так называемый космический возраст метеоритов — время, которое прошло с момента их образования при развале астероида или какого-нибудь другого тела сравнительно больших размеров (в котором внутренние части экранированы от космического излучеш-гя) до момента падения на Землю, где интенсивность космического излучения очень мала. Все полученные в настоящее время данные показывают, что имеются существенные различия между космическим возрастом каменных и железных метеоритов. Для каменных метеоритов он колеблется от 5 до 500 млн. лет, для железных от 200 до 2000 млн. лет. Такое расхождение может свидетельствовать о распаде каменных метеоритов после их образования из астероидов или об утечке инертных газов из каменных метеоритов, космический возраст которых определяется в основном по изотопному составу. Для решения этого очень важного для космогонии всей Солнечной системы вопроса необходимо знать точные данные о сечениях образования отдельных космогенных изотопов при взаимодействии космических лучей различной энергии со всеми атомными ядрами, входящими в состав метеоритов. Они могут быть получены на современных ускорителях. [c.162] Например, один из авторов настоящей книги совместно с сотрудниками изучил выходы различных изотопов, образующихся при облучении железной мишени протонами различной энергии. Путем такого моделирования ядерных реакций, протекающих в железных метеоритах, удалось определить скорости накопления всех космогенных изотопов. Оказалось, что за 1 млрд. лет в железных метеоритах за счет расщепления ядер железа накапливается до 5 10 г космогенных изотопов на 1 г метеорита. Полученные в этой работе данные о скоростях образования различных космогенных изо-. топов могут быть использованы для точного определения космического возраста железных метеоритов, а также для определения времени падения метеоритов на Землю, интенсивности космических лучей и изменения ее на протяжении последних миллиардов лет. [c.163] Таким образом, детальное изучение метеоритов и ядерных реакций, которые в них протекают, приобретает все более важгюе значение для решения многих основных проблем мироздания. Подобные исследования не могут быть заменены никакими другими, хотя и будут существенно дополнены изучением вещества некоторых планет солнечной системы. [c.163] Первая реакция является источником в атмосфере и земной коре. Общее количество этого изотопа в земной коре достигает 80 т, что соответствует образованию 10 кг в год. [c.163] В последнее время начались исследования по обнаружению различных продуктов ядерных реакций, протекающих под действием космических лучей на атомы элементов, входящих в состав минералов и горных пород земной коры. Эти исследования сопряжены с большими трудностями, но они будут преодолены, и тогда можно будет, по-видимому, найти ответы на многие очень интересные вопросы относительно наблюдаемых аномалий в распространенности отдельных элементов и их изотопов. [c.164] Еще много лет назад акад. В- И. Вернадский указал на то, что наблюдаемое рассеяние всех элементов в. веществе земной коры нельзя объяснить полностью различными химическими, биохимическими и геологическими процессами. Он высказал предположение, что это явление может быть обусловлено ядерными реакциями элементов земной коры с космическими лучами. Изучение этого вопроса представляет, несомненно, большой интерес. [c.164] Вернуться к основной статье