Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 19. 11 maj 1954 - Atmosfärens ursprung och historia, av Erik Eriksson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
424
TEKNISK TIDSKltlFT
Enligt planetesimalteorin bildades vid den
ursprungliga gasmassans avsvalning ett oerhört
stort antal små partiklar genom spontan
kondensation av svårflyktiga föreningar. Dessa
partiklar kan ha varit av storleksordningen 0,001
mm och kunde givetvis utgöra högst någon
procent av hela protojorden. I gasmassan som var i
kraftig rotation härskade också stark turbulens
vilket bidrog till att partiklarnas
kollisionsfrekvens var ganska hög så att större aggregat så
småningom bildades.
Vilka gasformiga föreningar som kan ha
existerat i en dylik gasmassa beror på dennas
temperatur. Ett stort vätgasöverskott var
närvarande åtminstone under den första tiden. Vid icke
alltför hög temperatur bör därför allt syre, som
inte bundits av kisel, ha existerat i form av
vattenånga. Det kväve, som inte bildat
metallnitri-der, måste ha förelegat i form av ammoniak, och
det kol, som inte var bundet i karbider, måste
ha varit närvarande som metan CH4. Vidare
måste svavel, som inte bundits i metallsulfider,
ha funnits som svavelväte och klor som
saltsyraångor. Urey liksom tidigare Latimer2 har ägnat
alla dessa fysikalisk-kemiska frågor stor
uppmärksamhet.
Det är en välkänd sak att gaser adsorberas på
fasta kroppars ytor. Ju större en kropps
specifika yta är, desto större blir adsorptionen av en
gas per viktsenhet av kroppen. Om de fasta
beståndsdelarna i gasmassan utgjorts av fint stoft
kan avsevärda mängder gas ha adsorberats. Vid
den följande koaguleringen av fina partiklar till
större aggregat har dessa gaskvantiteter
mekaniskt inneslutits.
På detta sätt skulle åtminstone en del av
gaserna ha kunnat kvarhållas. Det är möjligt att
enbart adsorption inte räcker till som motivering
för antagandet att praktiskt taget alla gaser
tagits upp i jorden. Det finns emellertid andra
möjligheter. Ammoniak kan också ha
kvarhålles som ammoniumklorid, vattnet kan till stor
del ha bundits i vissa silikat vilka avger relativt
stora mängder kemiskt bundet vatten vid
måttliga temperaturer.
För metan finns emellertid ingen sådan
mekanism, men på ett eller annat sätt måste den ha
inneslutits i jorden. En del av de gaser, som
denna tagit upp, har under tidernas lopp avgivits
till atmosfären. De är juvenila gaser, dvs. inte
cykliska.
Man kan indirekt få en uppfattning om den
mängd gaser som atmosfären mottagit från
jorden. Goldschmidt5 har beräknat hur stora
kvantiteter av olika kemiska element som skulle
avges till atmosfären, om haven och
sedimentbergarterna upphettades så att alla relativt
lättflyktiga komponenter gav sig i väg. Lägger inan
dessa mängder till dem som finns i atmosfären,
får inan följande resultat:
Lättflyktiga ämnen
i jord och atmosfär
g/cm2 jordyta
Väte ........................ 31000
Kol ..................................................2 300
Kväve ..............................................7701
Syre ................................................253 000
Svavel ..............................................475
Klor ......................... 5 365
_ n
1 Goldschmidts uppskattning är något lägre än den i tabell 1 angivna.
Med undantag för väte skulle siffrorna
representera de mängder av olika grundämnen som
avgivits till atmosfären från jordens inre. En del
väte kan ha avdunstat från atmosfären. Bildar
man motsvarande väteföreningar får man:
Till atmosfären från jordens inre
g/cm2 jordyta j.ig/cm2 år
Metan CH,.......... 3 070 1,54
Ammoniak H3N..... 935 0,47
Vattenånga H20 .... 284 000 142
Svavelväte HeS...... 506 0,25
Klorväte HCl ...... 5 520 2,76
I siffran för vattenånga ingår inte det syre som
åtgått till oxidation av tvåvärt järn till trevärt.
Det skulle ha ökat mängden vattenånga något.
Siffran för svavel kan vara för hög eftersom en
del av svavlet kan ha frigjorts från
metallsulfider vid vittring. Av tabellens värden kan man
också beräkna att ca 1 000 g/cm2 vätgas måste
ha avdunstat.
Historia
När jorden var färdigbildad hade den praktiskt
taget ingen atmosfär, men den avgav
kontinuerligt vattenånga, ammoniak, metan, saltsyra och
svavelväte. Man kan få en viss uppfattning om
den hastighet varmed denna gasutveckling ägde
rum genom att helt enkelt dividera mängderna
gaser i sista tabellen med den ålder som åsatts
jorden, säg 2 000 milj. år. De årliga tillskotten
verkar ganska små, om tillförseln antas vara
linjär. Det är därför troligt att den varit
exponen-tiell, dvs. har avtagit med tiden, och den har
troligtvis varit periodisk också. Storleksordningen
torde vara riktig.
Kemiska reaktioner
De reaktioner, som kan ha inträffat på ett
tidigt stadium i atmosfären, är framför allt
fotokemiska. Den ultravioletta strålningen måste ha
varit intensiv även vid markytan i den tunna
atmosfär som fanns då. Både vattenånga, metan
och ammoniak är känsliga för ultraviolett
strålning. Vattenångan bildar fritt syre och väte och
eftersom vätet avdunstat kan en anrikning av
syrgas ha ägt rum.
Denna kan knappast ha varit stor i början på
grund av jordskorpans syrehunger (oxidation av
två- till trevärt järn). Först när en
vittrings-skorpa bildat ett diffusionsskydd kan en anrik-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
