我们最容易了解的地球部分是出露地表的上地壳,也可以藉此分析组成各种岩石和矿物的元素。因此在对地球成分的探索中,人们对上地壳成分的了解最深。
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球粒陨石的内部含有毫米大小的微粒, 是太阳系星云物质凝聚时最早形成的固体颗粒, 研究球粒陨石可以推断地球的平均成分 |
c现代地球化学的创始人戈尔德施密特在这个领域作出了杰出的贡献,中国的地球化学家黎彤也曾经估算过中国的上地壳组成。
不过,如何对整个地球的成分进行全面而精确的测量呢?答案是,靠太阳和陨石。太阳占太阳系质量的99.7%,通过对太阳光球层的测量,我们可以得知太阳的化学成分。有意思的是,除了一些挥发性的元素比如氢和氦等,太阳光球的化学成分和一种含有球粒结构的陨石非常一致。这些陨石形成于太阳系星云凝聚早期,如果地球来自这些球粒陨石的聚集,我们通过研究陨石就可以对地球的平均成分有个很好的了解。
在化学家门捷列夫发现的元素周期表上,元素的数量到目前为止已经达到118种。但是,在自然界中出现的元素只有94种。凭借这些方法,我们现在知道地球最主要的元素有铁、氧、硅、镁,占地球的90%以上,主要以硅酸盐矿物和金属的形式存在于地壳、地幔和地核中。
其他元素虽然所占的比例非常小, 但是对它们的研究也可以揭示地球演化的重要历史。一个有趣的例子是铂族金属之谜。地幔和地核分开时,几乎所有铂族金属都进入地核中,因此在地球的硅酸盐部分,铂族金属含量极低。但是,目前对地球地幔的测量表明,这些元素在地幔中的含量还是相当高的。因此有科学家推测, 在地核形成后,有一个铂族金属含量很高的小行星撞击地球,为地球地幔重新补充了这些重要的金属资源。
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铂族金属 |