Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Космогенні нукліди — рідкісні нукліди, які утворюються, коли космічні промені високих енергій вступають в ядерні реакції з атомними ядрами інших елементів. Космогенні нукліди утворюються на Землі в гірських породах, ґрунті, атмосфері, а також на інших космічних тілах - планетах, метеороїдах, космічному пилу. Вимірюючи вміст космогенних нуклідів, можна отримати уявлення про низку геологічних і астрономічних процесів. Існують як радіоактивні, так і стабільні космогенні нукліди. Ті ядра, які, на відміну від космогенних нуклідів походять ще з часів до утворення Землі, називають первинними нуклідами.
Термінологія
Зрештою, всі нукліди у Всесвіті мають космічне походження й утворились або одразу після Великого вибуху (первинний нуклеосинтез), або у зорях (зоряний нуклеосинтез), або під дією космічних променів (X-процес). Однак космогенними називають лише ті земні нукліди, які виникли під впливом космічних факторів виключно після утворення Землі. Якщо нуклід частково був створений космічними променями після утворення Землі, але частково зберігся з матеріалу первинної протопланетної туманності, то він вважається первинним. Таким чином, слова "первинний" і "космогенний" по відношенню до нукліду є антонімами, і космогенними виявляються лише ті нукліди, які утворюються під дією космічних променів і мають занадто короткий час життя, щоб зберегтись від моменту утворення Землі.
Наприклад, деякі легкі ядра (ізотопи літію, берилію та бору) утворилися не лише під час Великого вибуху чи зоряного нуклеосинтезу, а здебільшого результаті сколювання космічними променями атомних ядер міжзоряного газу і пилу, з яких пізніше утворилася Сонячна система. Однак, оскільки ці реакції сколювання проходили до формування Землі, ці нукліди вважаються первинними, а не космогенними.
Навпаки, хоча радіоактивні ізотопи берилій-7 і берилій-10 належать до цієї серії з трьох легких елементів (літію, берилію, бору), утворених переважно сколюванням космічними променями, обидва ці нукліди мають надто короткий період напіврозпаду (53 дні і 1,4 мільйона років відповідно), щоб зберегтись протягом 4,57 мільярда років, які пройшли від утворення Сонячної системи. Оскільки нещодавнє сколювання космічними променями є єдиним можливим джерелом природної появи берилію-7 та берилію-10 у навколишньому середовищі, вони є космогенними.
Механізми утворення
Космогенні нукліди можуть утворюватись під дією космічних променів у ході кількох різних ядерних реакцій.
- сколювання космічними променями (або X-процес) є найпоширенішою реакцією в приповерхневому шарі Землі (зазвичай від 0 до 60 см під поверхнею) і може створювати вторинні частинки, які можуть викликати додаткові реакції при взаємодії з іншими ядрами, що називається каскадом зіткнень.
- захоплення мюонів, які мають вищу проникну здатність і проходять на глибини кількох метрів під поверхнею.
- захоплення нейтронів відбувається на глибинах, які можуть сильно залежати від наявності снігу і вологості ґрунту, оскільки нейтрони добре поглинаються водою.
Інтенсивність утворення космогенних ізотопів у даному місці залежить від багатьох факторів. Висота місцевості над рівнем моря впливає на екранування космічних променів атмосферою Землі. Товщина атмосфери також залежить від широти. Навіть зміна нахилу землі може вплинути на те, як космічні промені зможуть проникати під поверхню. Напруженість магнітного поля Землі, яка змінюється з часом, впливає на потік космічних променів, хоча деякі моделі не враховують цей фактор, усереднюючи варіації напруженості магнітного поля за тривалий геологічний час
Список космогенних нуклідів
Нижче наведено список радіоізотопів, що утворюються під дією космічних променів. Список також містить механізм утворення ізотопу. Більшість космогенних нуклідів утворюється в атмосфері, але деякі утворюються на поверхні Землі під впливом космічних променів.
| Ізотоп | Спосіб утворення | Напіврозпад |
|---|---|---|
| 3H | 14N(n,12C)3H | 12.3 р |
| 7Be | Сколювання (N і O) | 53,2 д |
| 10Be | Сколювання (N і O) | 1 387 000 р |
| 11С | Сколювання (N і O) | 20,3 хв |
| 14С | 14N(n,p)14C | 5730 р |
| 18O(p,n)18F і сколювання (Ar) | 110 хв | |
| Сколювання (Ar) | 2,6 р | |
| Сколювання (Ar) | 15 год | |
| Сколювання (Ar) | 20.9 год | |
| 26Al | Сколювання (Ar) | 717 000 р |
| Сколювання (Ar) | 157 хв | |
| Сколювання (Ar) | 153 р | |
| Сколювання (Ar) | 14,3 д | |
| Сколювання (Ar) | 25,3 д | |
| Сколювання (Ar) | 34 хв | |
| Сколювання (Ar) | 87,5 д | |
| 36Cl | 35Cl(n,γ)36Cl | 301 000 р |
| 37Ar | 37Cl(p,n)37Ar | 35 д |
| Сколювання (Ar) | 37 хв | |
| 40Ar(n,2n)39Ar | 269 р | |
| 40Ar(n,np)39Cl і сколювання (Ar) | 56 хв | |
| 40Ar(n,γ)41 Ar | 110 хв | |
| 40Ca(n,γ)41Ca | 102 000 р | |
| 80Kr(n,γ)81Kr | 229 000 р | |
| Сколювання (Xe) | 15 700 000 р |
Застосування окремих ізотопів в геології
Існує широкий спектр корисних космогенних нуклідів, які вимірюють в ґрунті, каменях, підземних водах та атмосфері, щоб визначити важливу геологічну інформацію.
| Елемент | Маса | Період напіврозпаду (роки) | Типове застосування |
|---|---|---|---|
| берилій | 10 | 1 387 000 | час експозиції гірських порід, ґрунтів, кернів льоду |
| алюміній | 26 | 720 000 | час експозиції гірських порід і відкладень |
| хлор | 36 | 308 000 | час експозиції гірських порід, індикатор підземних вод |
| кальцій | 41 | 103 000 | час експозиції карбонатних порід |
| йод | 129 | 15 700 000 | індикатор підземних вод |
| вуглець | 14 | 5730 | радіовуглецеве датування |
| сірка | 35 | 0,24 | час наявності води |
| натрію | 22 | 2.6 | час наявності води |
| тритій | 3 | 12.32 | час наявності води |
| аргон | 39 | 269 | індикатор підземних вод |
| криптон | 81 | 229 000 | індикатор підземних вод |
Примітки
- Sapphire Lally (Jul 24, 2021). How is gold made? The mysterious cosmic origins of heavy elements. New Scientist.
- Lal, D.; Peters, B. (1967). Cosmic Ray Produced Radioactivity on the Earth. Kosmische Strahlung II / Cosmic Rays II. Handbuch der Physik / Encyclopedia of Physics. Т. 9 / 46 / 2. с. 551—612. doi:10.1007/978-3-642-46079-1_7. ISBN .
- Heisinger, B.; Lal, D.; Jull, A. J. T.; Kubik, P.; Ivy-Ochs, S.; Knie, K.; Nolte, E. (30 June 2002). Production of selected cosmogenic radionuclides by muons: 2. Capture of negative muons. Earth and Planetary Science Letters. 200 (3): 357—369. Bibcode:2002E&PSL.200..357H. doi:10.1016/S0012-821X(02)00641-6.
- Dunne, Jeff; Elmore, David; Muzikar, Paul (1 February 1999). Scaling factors for the rates of production of cosmogenic nuclides for geometric shielding and attenuation at depth on sloped surfaces. Geomorphology. 27 (1): 3—11. Bibcode:1999Geomo..27....3D. doi:10.1016/S0169-555X(98)00086-5.
- Schaefer, Joerg M.; Codilean, Alexandru T.; Willenbring, Jane K.; Lu, Zheng-Tian; Keisling, Benjamin; Fülöp, Réka-H.; Val, Pedro (10 березня 2022). Cosmogenic nuclide techniques. Nature Reviews Methods Primers (англ.). 2 (1): 1—22. doi:10.1038/s43586-022-00096-9. ISSN 2662-8449.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Kosmogenni nuklidi ridkisni nuklidi yaki utvoryuyutsya koli kosmichni promeni visokih energij vstupayut v yaderni reakciyi z atomnimi yadrami inshih elementiv Kosmogenni nuklidi utvoryuyutsya na Zemli v girskih porodah grunti atmosferi a takozh na inshih kosmichnih tilah planetah meteoroyidah kosmichnomu pilu Vimiryuyuchi vmist kosmogennih nuklidiv mozhna otrimati uyavlennya pro nizku geologichnih i astronomichnih procesiv Isnuyut yak radioaktivni tak i stabilni kosmogenni nuklidi Ti yadra yaki na vidminu vid kosmogennih nuklidiv pohodyat she z chasiv do utvorennya Zemli nazivayut pervinnimi nuklidami TerminologiyaPeriodichna sistema elementiv v yakij kolorom pokazano perevazhne pohodzhennya kozhnogo elementa X proces pokazanij chervonim Zreshtoyu vsi nuklidi u Vsesviti mayut kosmichne pohodzhennya j utvorilis abo odrazu pislya Velikogo vibuhu pervinnij nukleosintez abo u zoryah zoryanij nukleosintez abo pid diyeyu kosmichnih promeniv X proces Odnak kosmogennimi nazivayut lishe ti zemni nuklidi yaki vinikli pid vplivom kosmichnih faktoriv viklyuchno pislya utvorennya Zemli Yaksho nuklid chastkovo buv stvorenij kosmichnimi promenyami pislya utvorennya Zemli ale chastkovo zberigsya z materialu pervinnoyi protoplanetnoyi tumannosti to vin vvazhayetsya pervinnim Takim chinom slova pervinnij i kosmogennij po vidnoshennyu do nuklidu ye antonimami i kosmogennimi viyavlyayutsya lishe ti nuklidi yaki utvoryuyutsya pid diyeyu kosmichnih promeniv i mayut zanadto korotkij chas zhittya shob zberegtis vid momentu utvorennya Zemli Napriklad deyaki legki yadra izotopi litiyu beriliyu ta boru utvorilisya ne lishe pid chas Velikogo vibuhu chi zoryanogo nukleosintezu a zdebilshogo rezultati skolyuvannya kosmichnimi promenyami atomnih yader mizhzoryanogo gazu i pilu z yakih piznishe utvorilasya Sonyachna sistema Odnak oskilki ci reakciyi skolyuvannya prohodili do formuvannya Zemli ci nuklidi vvazhayutsya pervinnimi a ne kosmogennimi Navpaki hocha radioaktivni izotopi berilij 7 i berilij 10 nalezhat do ciyeyi seriyi z troh legkih elementiv litiyu beriliyu boru utvorenih perevazhno skolyuvannyam kosmichnimi promenyami obidva ci nuklidi mayut nadto korotkij period napivrozpadu 53 dni i 1 4 miljona rokiv vidpovidno shob zberegtis protyagom 4 57 milyarda rokiv yaki projshli vid utvorennya Sonyachnoyi sistemi Oskilki neshodavnye skolyuvannya kosmichnimi promenyami ye yedinim mozhlivim dzherelom prirodnoyi poyavi beriliyu 7 ta beriliyu 10 u navkolishnomu seredovishi voni ye kosmogennimi Mehanizmi utvorennyaKosmogenni nuklidi mozhut utvoryuvatis pid diyeyu kosmichnih promeniv u hodi kilkoh riznih yadernih reakcij skolyuvannya kosmichnimi promenyami abo X proces ye najposhirenishoyu reakciyeyu v pripoverhnevomu shari Zemli zazvichaj vid 0 do 60 sm pid poverhneyu i mozhe stvoryuvati vtorinni chastinki yaki mozhut viklikati dodatkovi reakciyi pri vzayemodiyi z inshimi yadrami sho nazivayetsya kaskadom zitknen zahoplennya myuoniv yaki mayut vishu proniknu zdatnist i prohodyat na glibini kilkoh metriv pid poverhneyu zahoplennya nejtroniv vidbuvayetsya na glibinah yaki mozhut silno zalezhati vid nayavnosti snigu i vologosti gruntu oskilki nejtroni dobre poglinayutsya vodoyu Intensivnist utvorennya kosmogennih izotopiv u danomu misci zalezhit vid bagatoh faktoriv Visota miscevosti nad rivnem morya vplivaye na ekranuvannya kosmichnih promeniv atmosferoyu Zemli Tovshina atmosferi takozh zalezhit vid shiroti Navit zmina nahilu zemli mozhe vplinuti na te yak kosmichni promeni zmozhut pronikati pid poverhnyu Napruzhenist magnitnogo polya Zemli yaka zminyuyetsya z chasom vplivaye na potik kosmichnih promeniv hocha deyaki modeli ne vrahovuyut cej faktor userednyuyuchi variaciyi napruzhenosti magnitnogo polya za trivalij geologichnij chasSpisok kosmogennih nuklidivNizhche navedeno spisok radioizotopiv sho utvoryuyutsya pid diyeyu kosmichnih promeniv Spisok takozh mistit mehanizm utvorennya izotopu Bilshist kosmogennih nuklidiv utvoryuyetsya v atmosferi ale deyaki utvoryuyutsya na poverhni Zemli pid vplivom kosmichnih promeniv Izotopi sho utvoryuyutsya pid diyeyu kosmichnih promeniv Izotop Sposib utvorennya Napivrozpad 3H 14N n 12C 3H 12 3 r 7Be Skolyuvannya N i O 53 2 d 10Be Skolyuvannya N i O 1 387 000 r 11S Skolyuvannya N i O 20 3 hv 14S 14N n p 14C 5730 r 18O p n 18F i skolyuvannya Ar 110 hv Skolyuvannya Ar 2 6 r Skolyuvannya Ar 15 god Skolyuvannya Ar 20 9 god 26Al Skolyuvannya Ar 717 000 r Skolyuvannya Ar 157 hv Skolyuvannya Ar 153 r Skolyuvannya Ar 14 3 d Skolyuvannya Ar 25 3 d Skolyuvannya Ar 34 hv Skolyuvannya Ar 87 5 d 36Cl 35Cl n g 36Cl 301 000 r 37Ar 37Cl p n 37Ar 35 d Skolyuvannya Ar 37 hv 40Ar n 2n 39Ar 269 r 40Ar n np 39Cl i skolyuvannya Ar 56 hv 40Ar n g 41 Ar 110 hv 40Ca n g 41Ca 102 000 r 80Kr n g 81Kr 229 000 r Skolyuvannya Xe 15 700 000 rZastosuvannya okremih izotopiv v geologiyiIsnuye shirokij spektr korisnih kosmogennih nuklidiv yaki vimiryuyut v grunti kamenyah pidzemnih vodah ta atmosferi shob viznachiti vazhlivu geologichnu informaciyu Chasto doslidzhuvani dovgozhivuchi kosmogenni izotopi Element Masa Period napivrozpadu roki Tipove zastosuvannya berilij 10 1 387 000 chas ekspoziciyi girskih porid gruntiv kerniv lodu alyuminij 26 720 000 chas ekspoziciyi girskih porid i vidkladen hlor 36 308 000 chas ekspoziciyi girskih porid indikator pidzemnih vod kalcij 41 103 000 chas ekspoziciyi karbonatnih porid jod 129 15 700 000 indikator pidzemnih vod vuglec 14 5730 radiovugleceve datuvannya sirka 35 0 24 chas nayavnosti vodi natriyu 22 2 6 chas nayavnosti vodi tritij 3 12 32 chas nayavnosti vodi argon 39 269 indikator pidzemnih vod kripton 81 229 000 indikator pidzemnih vodPrimitkiSapphire Lally Jul 24 2021 How is gold made The mysterious cosmic origins of heavy elements New Scientist Lal D Peters B 1967 Cosmic Ray Produced Radioactivity on the Earth Kosmische Strahlung II Cosmic Rays II Handbuch der Physik Encyclopedia of Physics T 9 46 2 s 551 612 doi 10 1007 978 3 642 46079 1 7 ISBN 978 3 642 46081 4 Heisinger B Lal D Jull A J T Kubik P Ivy Ochs S Knie K Nolte E 30 June 2002 Production of selected cosmogenic radionuclides by muons 2 Capture of negative muons Earth and Planetary Science Letters 200 3 357 369 Bibcode 2002E amp PSL 200 357H doi 10 1016 S0012 821X 02 00641 6 Dunne Jeff Elmore David Muzikar Paul 1 February 1999 Scaling factors for the rates of production of cosmogenic nuclides for geometric shielding and attenuation at depth on sloped surfaces Geomorphology 27 1 3 11 Bibcode 1999Geomo 27 3D doi 10 1016 S0169 555X 98 00086 5 Schaefer Joerg M Codilean Alexandru T Willenbring Jane K Lu Zheng Tian Keisling Benjamin Fulop Reka H Val Pedro 10 bereznya 2022 Cosmogenic nuclide techniques Nature Reviews Methods Primers angl 2 1 1 22 doi 10 1038 s43586 022 00096 9 ISSN 2662 8449