Aarde, mens en milieu 1
Leereenheid 1:
Bodem, atmosfeer en oceaan
1.1 Over het ontstaan van elementen, ons zonnestelsel, de aarde en het
leven
Ontstaan van elementen
Heelal ca 14 jaar geleden ontstaan, door oerknal.
De toen ontstane materie vormde de eerste sterren van het heelal.
In die sterren Kernfusie Waterstof omgezet in helium Helium
omgezet in koolstof.
Hierdoor was het opbouwproces van elementen begonnen.
Twee fundamentele verschillende processen zijn de grondslag voor het
ontstaan van elementen:
- Kernfusieproces
- Neutronenproces
Kernfusie:
Is alleen mogelijk door extreem hoge temperaturen die in het binnenste
van sterren voorkomen. Daarnaast komt een enorme hoeveelheid energie
vrij, deze wordt ook uitgestraald in het zichtbare spectrum. Daarom
sterren waarneembaar
Sterren kunnen ook nu nog ontstaan, alleen in de armen van de ‘spiralen’
van sterrenstelsels, in enorme gas- en deeltjeswolken.
- Door massa-aantrekking van deze deeltjes materie en gas, welke
naar het gebied van de grootste massaverdichting bewegen,
gepaard met kinetische energie wordt dit gebied omgezet in
warmte.
- De jonge ster begint warmte uit te stralen. Deze straalt uit in het
infrarood gedeelte.
- Temp meer dan een miljoen graden, kernfusie hierdoor mogelijk.
- Hierdoor begint er blijven elementen gevormd worden.
- Het is niet mogelijk om, via kernfusie, elementen ‘hoger’ (zwaarder)
dan ijzer te verkrijgen.
Neutronen proces:
- Elementen ‘hoger’ dan ijzer ontstaan via een neutronenproces.
- Komt op gang wanneer sterren aan het einde van hun latijn zijn en
ontploffen: ook wel supernova’s genoemd.
- Neutronen kunnen door hun neutrale karakter makkelijker door een
kern worden ingevangen: er zal een zwaardere isotoop van dat
element ontstaan. Onder uitzending van een elektron kan deze
isotoop overgaan in een zwaarder element.
,Verdeling elementen in universum:
- 75% waterstof
- 23% helium
- 2% overige elementen
- Verdeling is niet vast
- Door voortschrijden der tijd neemt het aantal zwaardere elementen
toe.
- Dit proces is onomkeerbaar
Ontstaan zonnestelsel
- Oernevel, stof en gruis (en materiaal wat door oude sterren was
uitgestoten),
- In deze Oernevel begonnen plaatselijke verdichtingen te vormen.
vorming vaste lichamen van ons zonnestelsel
Grootste deel Oernevel materie kwam bij condensatie terecht in de zon:
99,87% van de totale massa van ons zonnestelsel.
Samenvatting gedetailleerd onderzoek van variaties in de isotopische
samenstelling van meteorieten:
- Uitstoot van materiaal uit één of meer oudere sterren
- Menging van dit uit uitgestoten materiaal met waterstofgas, stof en
gruis dat al aanwezig was in de ruimte tussen de sterren
- Samentrekking van dit materiaal tot de oernevel
- Condensatie van de oernevel tot de zon en andere vaste lichamen
van ons zonnestelsel
- Differentiatie van materie in de gevormde lichamen
(dit heeft zich voltrokken binnen een tijdbestek van enkele miljoenen
jaren)
Er wordt verondersteld dat de vorming van een zonnestelsel een normaal
en veelvoorkomend verschijnsel is in de kosmos.
Het begin van de aarde
Isotopen:
Atomen hebben een kern van neutronen met daaromheen elektronen. De
samenstelling van de kern bepaalt welk element het is. Isotopen zijn
atomen van eenzelfde element, dus met dezelfde chemische
eigenschappen, maar met verschillend massagetal.
Bij verval van kortlevende radio-isotopen is veel warmte vrijgekomen,
waarbij zich uiteraard ook nog de radiogene warmte voegde die toen,
evenals nu, werd gegenereerd door de radio-isotopen van uranium (U),
thorium (Th) en kalium (K). Vroeger was veel meer productie aanwezig ten
opzichte van nu.
Radiogene warmte is warmte die vrijkomt bij radioactief verval.
,Tijdens en kort na de vorming van een planeet komt veel warmte
beschikbaar. Dat resulteert in een aantal processen die bepalend zijn voor
de huidige opbouw van de aarde,
- bestaande uit een vloeibare kern met een vaste binnenkern,
- daaromheen een aardmantel die min of meer plastisch is
- Buitenste laag of aardkorst
Opvallend: aarde is geen homogene massa
Door de warmte die bij het radioactief verval is vrijgekomen, is het ijzer
naar beneden gezakt.
Differentiatie aardmassa:
Kern van voornamelijk ijzer en silicaatmantel
Silicaat: mineraal waarin siliciumoxide voorkomt.
- Lichte silicaten vormen de relatief dunne korst van de aarde
- Daarboven de atmosfeer met de nog lichtere gassen
- Vervolgens gesteente gevormd door langdurige processen van
gefractioneerde kristallisatie
- Bij nog verder afkoelen aarde, is er uiteindelijk water ontstaan
Selectieve extractie:
Door verschil in oplosbaarheid zijn een aantal stollingsgesteenten geheel
of gedeeltelijk in het water opgelost.
Geologische geschiedenis van de aarde
Lagen aarde
1. Binnenkern
2. Buitenkern
3. Mantel
4. Korst
In de aardmantel treden zogeheten convectiestromen op
Een aantal geologische gebeurtenissen hebben sporen nagelaten in de
aardkorst:
- Vulkanisme
- Gebergtevorming
- Verandering in flora en fauna
Soms zijn deze sporen eenzijdig, soms hebben ze invloed op elkaar
Vele gesteenten behorend tot de drie belangrijkste gesteentegroepen van
de aarde komen voor datering volgens één van beide methoden in
aanmerking:
- Metamorfe gesteenten:
Gesteenten die door metamorfose uit oudere gesteenten zijn
ontstaan, dat wil zeggen: als gevolg van rekristallisatie en
chemische reacties onder invloed van verhoging van de temperatuur
en druk.
- Magmatische gesteenten:
Gesteenten die door stolling uit magma zijn ontstaan
, - Afzettings- of sedimentgesteenten:
Gesteenten die zijn gevormd door het in laagjes afzetten van
afbraakproducten van oudere gesteenten, eventueel vermengd met
plantaardige of dierlijke resten. De oorzaken van de vorming kunnen
zijn: transport door water, ijs en/of wind, vorming door organismen
en chemische neerslag.
Geologische tijd
Geologen weten pas sinds kort hoe lang de aarde er daadwerkelijk over
heeft gedaan om te worden hoe ze nu is.
Eerder waren er geen methoden om vast te stellen om dit te meten.
Geologen waren aangewezen op fossielen om de relatieve ouderdom van
gesteenten te bepalen en de tijdvolgorde te ontrafelen van de geologische
processen die in het verleden de aardkorst hebben beïnvloed en daarin
hun sporen hebben nagelaten.
Elke periode wordt
gekenmerkt door bepaalde fossielen of combinaties van fossielen. Elk
Leereenheid 1:
Bodem, atmosfeer en oceaan
1.1 Over het ontstaan van elementen, ons zonnestelsel, de aarde en het
leven
Ontstaan van elementen
Heelal ca 14 jaar geleden ontstaan, door oerknal.
De toen ontstane materie vormde de eerste sterren van het heelal.
In die sterren Kernfusie Waterstof omgezet in helium Helium
omgezet in koolstof.
Hierdoor was het opbouwproces van elementen begonnen.
Twee fundamentele verschillende processen zijn de grondslag voor het
ontstaan van elementen:
- Kernfusieproces
- Neutronenproces
Kernfusie:
Is alleen mogelijk door extreem hoge temperaturen die in het binnenste
van sterren voorkomen. Daarnaast komt een enorme hoeveelheid energie
vrij, deze wordt ook uitgestraald in het zichtbare spectrum. Daarom
sterren waarneembaar
Sterren kunnen ook nu nog ontstaan, alleen in de armen van de ‘spiralen’
van sterrenstelsels, in enorme gas- en deeltjeswolken.
- Door massa-aantrekking van deze deeltjes materie en gas, welke
naar het gebied van de grootste massaverdichting bewegen,
gepaard met kinetische energie wordt dit gebied omgezet in
warmte.
- De jonge ster begint warmte uit te stralen. Deze straalt uit in het
infrarood gedeelte.
- Temp meer dan een miljoen graden, kernfusie hierdoor mogelijk.
- Hierdoor begint er blijven elementen gevormd worden.
- Het is niet mogelijk om, via kernfusie, elementen ‘hoger’ (zwaarder)
dan ijzer te verkrijgen.
Neutronen proces:
- Elementen ‘hoger’ dan ijzer ontstaan via een neutronenproces.
- Komt op gang wanneer sterren aan het einde van hun latijn zijn en
ontploffen: ook wel supernova’s genoemd.
- Neutronen kunnen door hun neutrale karakter makkelijker door een
kern worden ingevangen: er zal een zwaardere isotoop van dat
element ontstaan. Onder uitzending van een elektron kan deze
isotoop overgaan in een zwaarder element.
,Verdeling elementen in universum:
- 75% waterstof
- 23% helium
- 2% overige elementen
- Verdeling is niet vast
- Door voortschrijden der tijd neemt het aantal zwaardere elementen
toe.
- Dit proces is onomkeerbaar
Ontstaan zonnestelsel
- Oernevel, stof en gruis (en materiaal wat door oude sterren was
uitgestoten),
- In deze Oernevel begonnen plaatselijke verdichtingen te vormen.
vorming vaste lichamen van ons zonnestelsel
Grootste deel Oernevel materie kwam bij condensatie terecht in de zon:
99,87% van de totale massa van ons zonnestelsel.
Samenvatting gedetailleerd onderzoek van variaties in de isotopische
samenstelling van meteorieten:
- Uitstoot van materiaal uit één of meer oudere sterren
- Menging van dit uit uitgestoten materiaal met waterstofgas, stof en
gruis dat al aanwezig was in de ruimte tussen de sterren
- Samentrekking van dit materiaal tot de oernevel
- Condensatie van de oernevel tot de zon en andere vaste lichamen
van ons zonnestelsel
- Differentiatie van materie in de gevormde lichamen
(dit heeft zich voltrokken binnen een tijdbestek van enkele miljoenen
jaren)
Er wordt verondersteld dat de vorming van een zonnestelsel een normaal
en veelvoorkomend verschijnsel is in de kosmos.
Het begin van de aarde
Isotopen:
Atomen hebben een kern van neutronen met daaromheen elektronen. De
samenstelling van de kern bepaalt welk element het is. Isotopen zijn
atomen van eenzelfde element, dus met dezelfde chemische
eigenschappen, maar met verschillend massagetal.
Bij verval van kortlevende radio-isotopen is veel warmte vrijgekomen,
waarbij zich uiteraard ook nog de radiogene warmte voegde die toen,
evenals nu, werd gegenereerd door de radio-isotopen van uranium (U),
thorium (Th) en kalium (K). Vroeger was veel meer productie aanwezig ten
opzichte van nu.
Radiogene warmte is warmte die vrijkomt bij radioactief verval.
,Tijdens en kort na de vorming van een planeet komt veel warmte
beschikbaar. Dat resulteert in een aantal processen die bepalend zijn voor
de huidige opbouw van de aarde,
- bestaande uit een vloeibare kern met een vaste binnenkern,
- daaromheen een aardmantel die min of meer plastisch is
- Buitenste laag of aardkorst
Opvallend: aarde is geen homogene massa
Door de warmte die bij het radioactief verval is vrijgekomen, is het ijzer
naar beneden gezakt.
Differentiatie aardmassa:
Kern van voornamelijk ijzer en silicaatmantel
Silicaat: mineraal waarin siliciumoxide voorkomt.
- Lichte silicaten vormen de relatief dunne korst van de aarde
- Daarboven de atmosfeer met de nog lichtere gassen
- Vervolgens gesteente gevormd door langdurige processen van
gefractioneerde kristallisatie
- Bij nog verder afkoelen aarde, is er uiteindelijk water ontstaan
Selectieve extractie:
Door verschil in oplosbaarheid zijn een aantal stollingsgesteenten geheel
of gedeeltelijk in het water opgelost.
Geologische geschiedenis van de aarde
Lagen aarde
1. Binnenkern
2. Buitenkern
3. Mantel
4. Korst
In de aardmantel treden zogeheten convectiestromen op
Een aantal geologische gebeurtenissen hebben sporen nagelaten in de
aardkorst:
- Vulkanisme
- Gebergtevorming
- Verandering in flora en fauna
Soms zijn deze sporen eenzijdig, soms hebben ze invloed op elkaar
Vele gesteenten behorend tot de drie belangrijkste gesteentegroepen van
de aarde komen voor datering volgens één van beide methoden in
aanmerking:
- Metamorfe gesteenten:
Gesteenten die door metamorfose uit oudere gesteenten zijn
ontstaan, dat wil zeggen: als gevolg van rekristallisatie en
chemische reacties onder invloed van verhoging van de temperatuur
en druk.
- Magmatische gesteenten:
Gesteenten die door stolling uit magma zijn ontstaan
, - Afzettings- of sedimentgesteenten:
Gesteenten die zijn gevormd door het in laagjes afzetten van
afbraakproducten van oudere gesteenten, eventueel vermengd met
plantaardige of dierlijke resten. De oorzaken van de vorming kunnen
zijn: transport door water, ijs en/of wind, vorming door organismen
en chemische neerslag.
Geologische tijd
Geologen weten pas sinds kort hoe lang de aarde er daadwerkelijk over
heeft gedaan om te worden hoe ze nu is.
Eerder waren er geen methoden om vast te stellen om dit te meten.
Geologen waren aangewezen op fossielen om de relatieve ouderdom van
gesteenten te bepalen en de tijdvolgorde te ontrafelen van de geologische
processen die in het verleden de aardkorst hebben beïnvloed en daarin
hun sporen hebben nagelaten.
Elke periode wordt
gekenmerkt door bepaalde fossielen of combinaties van fossielen. Elk
