碳的同位素最稳定的是什么,碳的三种同位素

首页 > 上门服务 > 作者:YD1662023-11-05 16:13:57

都说化石能源是不可再生资源,你知道吗?实际上它们是可以再生的。

地球上总共有多少碳?

碳诞生于恒星内部,它随着剧烈的爆炸散布到宇宙空间,然后因为尘埃的聚集慢慢成为地球的一部分。地球上的碳含量几乎是恒定的,几十亿年来只有极少量的增加,这是因为强烈宇宙射线中的中子辐射9000~15000米的高层大气,使一部分氮-14分解为碳-14和氢。碳-14本身不稳定,它会通过β衰变变回到氮-14。地球上碳-14的含量极少,据计算全球碳-14的存量大约仅有50吨,其中大气层有840千克,其它全被固定在陆地材料中。

碳的同位素最稳定的是什么,碳的三种同位素(1)

碳-14的产生与循环

50吨的碳-14与地球碳总量相比微不足道。地球上的碳主要是碳-12和碳-13,这是碳的两种稳定同位素,其中碳-12约占碳总量的99%,碳-13约为1%。科学家们估计有超过6亿亿吨的元素碳以碳酸盐的形式被储存在岩石中,另有约1.5亿亿吨碳存在于一种叫做“油母质”或“干酪根”的固体有机混合物里;在地球中心的铁核中还有大量的碳,它与地核的铁结合成碳化铁Fe₇C₃;地球表面广阔的海洋中溶解和储存了大量碳化合物,其中含有38.4万亿吨碳;相比之下大气中的元素碳含量则要少得多,2000年测量的数值约为7200亿吨。

碳的同位素最稳定的是什么,碳的三种同位素(2)

地球大气中有超过3.2万亿吨二氧化碳

值得注意的是:在2018年中期最新测量数据中,大气中二氧化碳的质量浓度达到622ppm。我们知道地球表面大气总质量约为5.15×10¹⁸千克,这意味着大气中二氧化碳总质量约为32033亿吨,其中元素碳的质量达到8736亿吨,远超过2000年的水平。科学家们认为这主要是由于人类活动每年向大气中排放超过290亿吨CO₂的结果,另外由火山喷发每年向大气贡献了不超过3亿吨二氧化碳。

碳的同位素最稳定的是什么,碳的三种同位素(3)

1958-2018年大气CO₂体积浓度基林曲线

地球上的碳循环

地球的大气层中最早是没有碳的,当它开始形成时,包裹在周围的主要是氢气,还有少量的水蒸汽、甲烷和氨。随着小行星不断地碰撞,频繁的火山活动将地下大量氮、二氧化碳以及少量惰性气体带到地球表面,形成新的大气层。这些二氧化碳中的大部分溶解在水里形成早期的碳酸盐岩石,另一部分作为温室气体为早期的地球保温,这也为后来地球生命的产生创造了条件。早期的太阳光度只有今天的70%,更多的温室气体有利于保持地球表面的温度,在大约34亿年前,地球就已经存在早期生命的迹象,这与地下碳的大量排放时间基本吻合。

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