AI Note

Washington DC Natural History Museum 4

上一篇:鸟类骨骼

上一篇:鸟类骨骼

这些石柱到底是什么岩石?

它们是英安岩(dacite),熔岩喷出后冷却形成。显微镜下能见到斜长石、辉石、磁铁矿和火山玻璃。晶体细小,说明熔体来不及慢慢结晶,这与地下形成粗大晶体的伟晶岩正好相反。

柱状英安岩实物,横截面和纵向裂缝都能看到。

columnar-lava

熔岩为什么会自己裂成柱子?

整层热熔岩冷却时会收缩,表面先出现裂缝;冷却面继续向内部推进,裂缝也随之前进,最后切出一根根柱体。这个过程叫柱状节理(columnar jointing),本质是热收缩留下的断裂系统。

六边形是晶体本身的形状吗?

不是。多条裂缝若以接近120度相交,可以较均匀地释放收缩应力,于是横截面常接近五边形或六边形。自然柱体并不完美规则;六角形记录的是裂缝如何分配空间,不是英安岩长成了巨型晶体。

石柱的方向能告诉我什么?

柱体长轴通常垂直于冷却面,因此像一张冻结的热传导图。熔岩若从顶部和底部同时散热,上方裂缝向下、下方裂缝向上推进;两组相遇处往往更杂乱,也能反推当时热量离开的方向。

锆石为什么能让计数器响起来?

锆(gào)石 zircon 的晶格会容纳少量铀和钍。它们的原子核不稳定,衰变时释放粒子或射线;盖革计数器(Geiger counter)把这些事件转成读数,所以标本靠近探头时指针会上升。

锆石标本与盖革计数器的互动装置。

zircon-geiger-counter

能测到放射性,就代表靠近很危险吗?

不能只看“有没有”,还要看剂量、距离和时间。展品中的铀含量低、标本小,辐射强度又随距离迅速下降;短暂停留的剂量通常很低。计数器灵敏,恰好说明“测得到”和“达到危险水平”不是一回事。

放射性为什么又能拿来计时?

锆石结晶时容易收进铀,却几乎不接纳铅;之后铀按稳定速率变成铅。测量两者比例便得到铀—铅定年(U–Pb dating)。粒子还会损伤周围黑云母,留下放射晕,使相对年代第一次接上绝对年份。

陨石先按什么分成三大类?

最上层按金属与硅酸盐比例分成石陨石(stone)、石铁陨石(stony-iron)和铁陨石(iron)。石铁陨石两者大致兼有;铁陨石以铁镍金属为主,并按镍与微量元素比例继续分组。

球粒陨石和无球粒陨石差在哪里?

石陨石再分球粒陨石(chondrite)与无球粒陨石(achondrite)。前者保留球粒和 CAI 等早期凝结物,通常更原始;后者多经历熔融与分异。月球和火星陨石也属于后来形成的行星岩石,并非全都停在太阳系开端。

为什么一块陨石能有三个年龄?

绝对年龄(absolute age)是岩石最初形成的时间;暴露年龄(exposure age)是碎片脱离母体后受宇宙射线照射的时间;地球年龄(terrestrial age)则从落到地球开始计算。三只钟对应三段不同经历。

为什么很多陨石都显得特别老?

许多陨石来自体积小、早早冷却的小行星,之后缺少板块循环、侵蚀和持续火山活动,原始物质容易保存。地球等大天体不断重熔和改造岩石;但月球、火星陨石可以是后来形成的火成岩,所以“陨石都一样老”并不成立。

46亿年为什么不是宇宙年龄?

约45.67亿年是太阳系形成时间,地球与最原始陨石因此年龄接近。宇宙大爆炸约在138亿年前;太阳系是在宇宙已存在约92亿年后才出现。两个数字对应不同层级,不能把太阳系开端当成宇宙开端。

为什么大爆炸以后还会有新恒星?

宇宙中的冷分子云至今仍会因引力坍缩。中心密度和温度不断升高,最终点燃核聚变,形成新恒星;云里除氢氦外,还混有更早恒星制造并抛出的重元素。太阳只是约46亿年前形成的一代恒星。

原行星盘是太阳形成后才出现的吗?

不是。分子云坍缩时因角动量守恒越转越快,物质被摊成旋转盘;中心最密处形成原恒星,外围就是原行星盘(protoplanetary disk)。太阳与行星是同一次坍缩在中心和外围产生的两类结果。

原恒星、原行星盘与行星形成位置。

protoplanetary-disk

行星是怎样从尘埃长出来的?

盘内物质原本就在不同半径绕恒星运行。微米尘埃碰撞粘合,逐渐成为颗粒、微行星(planetesimals)和原行星,再经碰撞与吸积形成行星。它不是把一团物质事后分派到轨道,而是在轨道中一路长大。

为什么内侧多岩石,外侧容易长巨行星?

靠近太阳处温度高,主要只有岩石和金属能凝结;雪线(snow line)以外够冷,水冰等也成为固体,核心增长更快,随后能吸收大量氢氦。温度梯度改变可用原料,才形成岩质行星与巨行星的差别。

恒星和行星为什么年龄通常很接近?

同一系统的恒星与普通行星都来自同一团云和同一原行星盘,而气体盘通常在几百万到约一千万年内消散。盘散后缺少原料,不太可能再隔几十亿年于外围原地长出一颗正常大行星。

卫星也一定与行星同龄吗?

不一定。木星的大卫星大致与木星共同形成;月球可能在地球形成后几十百万年由巨大撞击产生;另一些小卫星是后来捕获的小行星。卫星可以共生、撞生或捕获,所以不能只给它们套一只年龄钟。

今天的轨道就是行星出生的位置吗?

也未必。早期行星会与气体盘交换角动量,发生行星迁移(planetary migration);行星之间也会引力散射。它们可能在一处长成,后来移动到另一条轨道,因此“形成半径”和“现在位置”是两个问题。