Почему в составе земной коры так мало углерода?

[Крупин]

      А можете Вы назвать хотя бы несколько имён из этого огромного большинства?

[Combinator]

      А можете Вы назвать хотя бы несколько имён из этого огромного большинства?

Ну, вот здесь, например:
http://futurity.org/science-technology/meteorite-grains-suggest-younger-cosmic-roots-for-earth/#more-2288
об этом говорится как о само сабой разумеещемся факте.

[Крупин]

      А можете Вы назвать хотя бы несколько имён из этого огромного большинства?

Ну, вот здесь, например:
http://futurity.org/science-technology/meteorite-grains-suggest-younger-cosmic-roots-for-earth/#more-2288
об этом говорится как о само сабой разумеещемся факте.

     Но здесь вовсе не говорится, что метеорит был создан вне Солнечной системы и до неё. Здесь говорится что до Солнечной системы образовались некоторые космические пылинки, вошедшие позже в его состав. Сама же сборка метеорита (частично из досолнечных, частично из небулярных частиц) производилась уже в протопланетном солнечном диске.
     И этот сценарий не нов и вовсе не специфичен только для Мерчисона. Считается, что так образуются метеориты группы углистых хондритов (например, Оригей, Вигарано, самый, пожалуй, знаменитый - Альенде и др.). Таких метеоритов немного, но это объясняют их хрупкостью (редко какой из этой группы выживает перегрев в атмосфере).
     Насчёт же относительной оценки возраста таких метеоритов (кто образуется первей) мнения специалистов очень различаются. В данном случае, видимо, оценщики исходили из представления о том, что редкие изотопы неона производились уже в самой пылинке при облучении космическими лучами. Сама эта гипотеза далеко не единственна. И к тому же возраст в этом случае зависит от достоверно неизвестной интенсивности облучения.

[Combinator]

Но здесь вовсе не говорится, что метеорит был создан вне Солнечной системы и до неё. Здесь говорится что до Солнечной системы образовались некоторые космические пылинки, вошедшие позже в его состав. Сама же сборка метеорита (частично из досолнечных, частично из небулярных частиц) производилась уже в протопланетном солнечном диске.

Да, пожалуй, соглашусь, что речь идёт о том, что звездой были  исторгнуты пылинки, позже вошедшие в состав метеорита, а не сам метеорит. Первый раз прочитал статью невнимательно. Приношу свои извинения.
 

[Крупин]

       Извинения? За какие грехи?

[Combinator]

       Извинения? За какие грехи?

Хотел ещё уточнить вашу позицию по поводу механизма формирования солнечной системы. В частности, вы пишите:
**********************************
Во всяком случае, конкретно сама Солнечная система, на мой взгляд, начала формироваться в инжектированном материале (из смеси Сверхновой и Красного Гиганта), к которому впоследствии при смешивании присоединялся материал газо-пылевого облака.
**********************************

Надо ли это понимать так, что конденсация смеси вещества из остатков взрыва Сверхновой и захваченной ею внешней оболочки Красного Гиганта началась ещё до смешения этого вещества с протосолнечным газово-пылевым облаком? Если да, то до какой стадии она успела дойти? Можно ли факт увеличения концентрации углерода по мере даижения к окраинам солнечной системы частично объяснить тем, что сгусток вещества, пришедший из космоса, впоследствии остался, в основном, в её внешей части, а собственно "родительское" газово-пылевое облако сконцентрировалось, по большей части, в её центре?  Как вы оцениваете соотношение масс двух основных компонентов, сформировавших солнечную систему?

 

[Vladimir K]

Например, по отношению в кислороду его меньше на 5(!) порядков. Есть ли этому факту у астрофизики какое-то объяснение?

Распространённость химических элементов в земной коре (% от массы)
Кислород 49,5
Кремний 25,3
Алюминий 7,5
Железо 5,08
---/--/---
Водород 0,97
Углерод 0,1
Источник: "Справочник необходимых познаний", изд. Пермь, "Алгос-Пресс, 1995"

[Крупин]

Хотел ещё уточнить вашу позицию по поводу механизма формирования солнечной системы. В частности, вы пишите:
**********************************
Во всяком случае, конкретно сама Солнечная система, на мой взгляд, начала формироваться в инжектированном материале (из смеси Сверхновой и Красного Гиганта), к которому впоследствии при смешивании присоединялся материал газо-пылевого облака.
**********************************
Надо ли это понимать так, что конденсация смеси вещества из остатков взрыва Сверхновой и захваченной ею внешней оболочки Красного Гиганта началась ещё до смешения этого вещества с протосолнечным газово-пылевым облаком? Если да, то до какой стадии она успела дойти? Можно ли факт увеличения концентрации углерода по мере даижения к окраинам солнечной системы частично объяснить тем, что сгусток вещества, пришедший из космоса, впоследствии остался, в основном, в её внешей части, а собственно "родительское" газово-пылевое облако сконцентрировалось, по большей части, в её центре?  Как вы оцениваете соотношение масс двух основных компонентов, сформировавших солнечную систему?

      Весьма высокая концентрация целого ряда экзотических изотопов во многих фрагментах метеоритов типа углистых хондритов, о которой я писал в теме  https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,69251.0/all.html даёт веские основания предполагать, что конденсация началась ещё в струе выброса Сверхновой 1a (из-за кумулятивного эффекта, обусловленного воздействием второго компонента в стадии Красного Гиганта). Но в то же время на этой стадии, похоже, целые метеориты ещё не формировались.
    Когда струя выброса внедрилась в газо-пылевое облако, начался процесс смешения и одновременно начался процесс конденсации первых небесных тел Солнечной системы. Так что самые ранние астероиды должны на мой взгляд содержать как повышенные концентрации изотопных аномалий, так и высокое содержание органики. Энстатитовые хондриты, по моему, тоже сформировались рано, но подверглись действия высоких температур, вследствие чего следы изотопных аномалий затёрлись.
   Впоследствии, по мере разбавления кислородом углерод окислялся и производились обыкновенные хондриты, имеющие в основном стандартный изотопный состав и превышение кислорода над углеродом.

[Крупин]

   Все изотопные проблемы, вместе с глобальной проблемой Генезиса:
 https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,85020.0/all.html  есть шанс  разрешить направленным впрыском вещества Сверхновой типа 1a через тело своего компаньона - Красного гиганта (об этом подробнее в теме:
 https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,69251.0/all.html ). Поскольку в этой смеси вещество КГ во много раз преобладает, а в наружных слоях красных гигантов углерод преобладает над кислородом, то во впрыснутом веществе синтезировались углеродистые материалы и иные восстановленные соединения, синтез которых невозможен при нынешнем преобладании в Сс кислорода над углеродом. Решается таким выбросом и проблема Генезиса - Солнце и Юпитер, сформировавшиеся первыми сконцентрировали в себе почти весь аномальный кислород Красного гиганта, а прочие планеты, кометы и астероиды приобрели "нормальный" кислород облака, в который была впрыснута ядрёная смесь из красного гиганта и взорвавшегося белого карлика.

   Что касается непосредственно первичного вопроса темы, то углерод почти не вошёл в состав Земли, поскольку львиная его доля была связана в молекулы угарного и углекислого газа, а газы не очень озотно прилипали к растущей Земле. Солнце же и Юпитер, сформировавшиеся быстрым "коллапсом" газо-пылевой массы хватали всё без разбора.

[astepanov]

Потому что углерод гораздо в большей степени связан в летучих соединениях, в первую очередь в CH4, чем кислород.

Нелетучие соединения углерода, к-рые могли бы осаждаться на планетоземалях во внутренней сфере Солнечной системы – это только карбида металлов и кремния. Но тут он испытывает большую конкуренцию с кислородом. Сравните сами – теплота образования SiC  -66 кДж/моль, а SiO2 – 911 кДж/моль. С металлами соотношение приблизительно такое же.

По той же причине сравнительно мало и азота.

Спасибо за ответ. Правда, я уже нашёл в и-нете несколько другую интерпретацию:
http://www.infuture.ru/article/2824

Простите невежду за вмешательство, но мне кажется, что речь должна идти о распространенности элементов не в составе коры, а в составе планеты в целом, потому что кора образовалась уже после того, как сформировалась планета в целом. Второе: "конкуренция", кажется, не должна играть особой роли, потому что химически не связанных металлов в земном ядре выше крыши, железа хватило бы для связывания и наличного кислорода, и для фиксации углерода. Да и отношения между кислородам, водородом и металлами вовсе не так просты, как может показаться на первый взгляд. И вообще, чем больше пытаюсь смотреть на возможный генезис планет, а особенно астероидов - тем страньше и страньше.

[Kweni]

потому что химически не связанных металлов в земном ядре выше крыши, железа хватило бы для связывания и наличного кислорода, и для фиксации углерода

Химические процессы тогда определялись не железом. Вначале в протопланетном облаке был огромный избыток водорода, и в таких условиях большая часть железа конденсировалась в мельчайшие пылинки металлического железа, а не в карбиды или оксиды, а большая часть углерода давала с водородом метан, а кремний даже в этих условиях предпочитал соединяться с кислородом, а избыток кислорода превращался в воду. Потом водород, метан, почти вся вода из ближней к солнцу части облака улетучились, а пылинки остались, и в конце концов слиплись в планеты, которые и унаследовали их состав – треть металлического железа и две трети силикатов.

[Крупин]

потому что химически не связанных металлов в земном ядре выше крыши, железа хватило бы для связывания и наличного кислорода, и для фиксации углерода

Химические процессы тогда определялись не железом. Вначале в протопланетном облаке был огромный избыток водорода, и в таких условиях большая часть железа конденсировалась в мельчайшие пылинки металлического железа, а не в карбиды или оксиды, а большая часть углерода давала с водородом метан, а кремний даже в этих условиях предпочитал соединяться с кислородом, а избыток кислорода превращался в воду. Потом водород, метан, почти вся вода из ближней к солнцу части облака улетучились, а пылинки остались, и в конце концов слиплись в планеты, которые и унаследовали их состав – треть металлического железа и две трети силикатов.

   Наибольшее значение имеет отношение кислород/углерод, ибо углерод вяжет кислород неоизмеримо сильнее, чем водород. В условиях преобладания кислорода весь углерод связывается в угарный газ, а избыток кислорода окисляет железо,кремний и проч. (водород не столь уж силён, его, например, Лавуазье получал продуванием пара через раскалённый ружейный ствол, т.е. железо отнимало кислород у водорода).

   Лишь в уловиях преобладания углерода возможен синтез нитридов, карбидов, сульфидов, присутсвующих в энстатитовых метеоритах. И как такие экзоты могли образоватсья в солнечной ситеме - огромнейшая проблема Небулярной доктрины (по расчётам в солнечной ситеме кислорода гораздо больше, чем углерода) .

[L_Pt]

Наибольшее значение имеет отношение кислород/углерод, ибо углерод вяжет кислород неоизмеримо сильнее, чем водород. В условиях преобладания кислорода весь углерод связывается в угарный газ

Ну как бы не совсем так.
Для реакции:
CO + 3H₂ = CH₄ + H₂O
при стандартных условиях термодинамические данные равны
dH= -206,1 кДж/моль
dS=-214.7  Дж/мол*К
Все данные для расчетов взяты из базы данных http://webbook.nist.gov/chemistry/

Да, в условиях очень низкого давления фактор энтропии сильно сдвигает равновесие влево. Но ведь свободного водорода H₂ в любом случаи в тысячу раз больше чем атомов O! Так что главным руководителем химического состояния в веществе протопланет является именно избыток водорода.

(водород не столь уж силён, его, например, Лавуазье получал продуванием пара через раскалённый ружейный ствол, т.е. железо отнимало кислород у водорода).

Необходимо только добавлять – на выходе из ствола выходила смесь пара из водорода и водяного пара (конечно, Лавуазье ничего не мешало сконденсировать пары воды из смеси и получить довольно чистый водород). Точно также если продувать железную руду (да любой источник окислов железа) водородом тоже на выходе будет смесь. Да, водород не особо сильный восстановитель, ничего более сродного с кислородом, чем железо, не восстановит, и для восстановления последнего нужен его избыток.
Именно поэтому мы в каменных хондритах мы всегда имеем смесь закиси железа и металлического.

[Крупин]

Наибольшее значение имеет отношение кислород/углерод, ибо углерод вяжет кислород неоизмеримо сильнее, чем водород. В условиях преобладания кислорода весь углерод связывается в угарный газ

Ну как бы не совсем так.
Для реакции:
CO + 3H₂ = CH₄ + H₂O
при стандартных условиях термодинамические данные равны
dH= -206,1 кДж/моль
dS=-214.7  Дж/мол*К
Все данные для расчетов взяты из базы данных http://webbook.nist.gov/chemistry/

Да, в условиях очень низкого давления фактор энтропии сильно сдвигает равновесие влево. Но ведь свободного водорода H₂ в любом случаи в тысячу раз больше чем атомов O! Так что главным руководителем химического состояния в веществе протопланет является именно избыток водорода.
 

   Я  читал по меньшей мере в двух солидных источниках, что при условиях в протопланетного диска восстановление железа водородом происходит лишь при температурах свыше полторы тысячи градусов и что даже если бы железо было при таких условиях восстановлено водородом, оно непременно окислилось бы при постепенном охлаждении, поскольку окисление протекает весьма быстро (при температурах ниже 1500 реакция течёт в другом направлении). 

[Крупин]

(водород не столь уж силён, его, например, Лавуазье получал продуванием пара через раскалённый ружейный ствол, т.е. железо отнимало кислород у водорода).

Необходимо только добавлять – на выходе из ствола выходила смесь пара из водорода и водяного пара (конечно, Лавуазье ничего не мешало сконденсировать пары воды из смеси и получить довольно чистый водород). Точно также если продувать железную руду (да любой источник окислов железа) водородом тоже на выходе будет смесь. Да, водород не особо сильный восстановитель, ничего более сродного с кислородом, чем железо, не восстановит, и для восстановления последнего нужен его избыток.
Именно поэтому мы в каменных хондритах мы всегда имеем смесь закиси железа и металлического.

   Не знаю, о каких именно метеоритах Вы говорите. Они очень разнообразны. Есть хондриты и ахондриты. Первичны хондриты, поэтому поговорим о них (ахондриты образуются при переплавке).

   Хондриты, как говориться во вех источниках, например в http://www.meteorite.narod.ru/proba/stati/stati28.htm , делят на три типа: углистые, обыкновенные, энстатитовые, степень окисленности железа в которых меняется от магнетита в наиболее окисленных углистых, до чистого железа в энстатитовых.
   Такой широкий разброс очень проблематично объяснить формированием в химически однородном протопланетном диске. Оценки его состава по всей совокупности метеоритов говорят о подавляющем перевесе углерода над кислородом, при котором углистые хондриты вполне могли формироваться, а вот энстатитовые (по мнению большинства специалистов  - никоим образом. Есть, правда, некоторые, как, Турекян, пытающиеся изобрести замудрёные схемы гетерогенной аккреции с моментальным замуровыванием высокотемпературных конденсатов, но по мнению оппонентов эти попытки не слишком успешны.

  Как я уже писал выше Дорофеев и Макалкина предлагают, например, совершенно несуразный выход. Что, мол некие М-керрогены с комет мигрируют на орбиту Меркурия, облетая планетезимали как мошкара движущийя автомобиль (что эти керрогены хрупки, ломаются до микроскопичеких размеров и в потоке дискового газа огибают планетезимали, не прилипая к ним. И далее на орбите Меркурия керрогены сгорают, нейтрализуя кислород. Там-де на орбите Меркурия и есть родина энстатитовых хондритов.

[L_Pt]

   Не знаю, о каких именно метеоритах Вы говорите. Они очень разнообразны. Есть хондриты и ахондриты. Первичны хондриты, поэтому поговорим о них (ахондриты образуются при переплавке).

   Хондриты, как говориться во вех источниках, например в http://www.meteorite.narod.ru/proba/stati/stati28.htm , делят на три типа: углистые, обыкновенные, энстатитовые, степень окисленности железа в которых меняется от магнетита в наиболее окисленных углистых, до чистого железа в энстатитовых.

Я говорил про обыкновенные хондриты H, L и LL.
Углистые и энстатитовые все таки довольно редкие гости, наверняка у них образование было довольно специфичным.


Странно говорить о «подавляющем перевесе углерода над кислородом, при котором углистые хондриты вполне могли формироваться», если в них практически все железо окислено.