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IMPACTING

約5万年前にアリゾナでメテオ・クレーターを、約2億1000年前にケベックでマニクアガン衝突構造を形成したような衝突現象が、惑星の付加（成長）と表面再編の主要プロセスを代表しているのである。 惑星表面の著しい地殻変動、風化、浸食のない惑星は、初期の成長段階における数多くの衝撃を反映した古い表面を持つ。 過去45億年の間に衝突の割合は減少したが、こうした現象は今でも周期的に起こっており、時には大規模な破壊を引き起こすのに十分なエネルギーを持っている。 この話題については、月の地質学や地球上の大量絶滅について議論するときに詳しく取り上げる予定です。

Manicouagan Crater

Meteor Crater

Callisto のインパクトクレーターチェイン。

Gipul Catenaは、木星の4つの惑星サイズの衛星の1つであるカリストにある12ほどの鎖の中で最も長いものである。 長さは620kmで、最も大きい。 詳細は NASA のカリストのページをご覧ください

地球型衝撃波クレーターのスライドショー

Compiled by Christian Koeberl and Virgil L. Sharpton

http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/craters/

その他のサイトはこちら：

http://seds.lpl.arizona.edu/nineplanets/nineplanets/callisto.html

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03379

http://www.lpl.arizona.edu/SIC/impact_cratering/intro/

http://observe.arc.nasa.gov/nasa/exhibits/craters/impact_home.html

木星とシューメーカー・レヴィ衝突の話です。 http://www.jpl.nasa.gov/sl9/sl9.html

地球近傍天体（NASA本部図書館にある資料）。 http://www.hq.nasa.gov/office/hqlibrary/pathfinders/aster.htm

Asteroids, Comet, Meteors, and Near-Earth Objects

: http://impact.arc.nasa.gov/index.html

Eugene and Carolyn Shoemakerは我々の教科書の第6章を書きました。 これらの著者はチームとして、衝突に関する知識と、将来的に壊滅的な衝突が起こるという見通しに多大な貢献をしてくれました。 1996年に木星に衝突したシューメーカー・レビー彗星は、シューメーカー夫妻と同僚のデイヴィッド・レヴィーによって発見された。 (残念ながら、ジーン・シューメイカーは1997年夏にオーストラリアで衝突構造の研究中に自動車衝突で死亡し、キャロリン・シューメイカーは負傷した)。

PLANETARY DIFFERENTIATION

惑星の進化や地質学的プロセスの観点から、分化とは均質な体を異質にすることを意味します。 これはしばしば、ある場所から別の場所への化学的および鉱物学的成分の相対的な割合の変化を反映する。 したがって、惑星分化とは、原始太陽系物質からなる基本的に均質な付加体が、異なる化学的・物理的性質を持つ層に分離される過程を指すことになる。 惑星が十分に大きければ、コア、マントル、地殻が形成され、それぞれはさらに細分化される。

• Planetary Differentiation, Windows to the Universe by the U. of Michigan.は、地球の各層は、例えば上部、中部、下部地殻のように、それぞれ細分化された集合を持っています。 http://www.windows.ucar.edu/
• 惑星分化の地球物理学的過程。 http://travesti.eps.mcgill.ca/~olivia/tp2002b/lectures/node40.html
• Earth and Space Network の惑星形成のページ。 http://earthspace.net/solar_system/Earth_html/under_the_surface.html
• Absolute Astronomy。 http://www.absoluteastronomy.com/reference/planetary_differentiation
• 回答 — ウィキペディア。 http://www.answers.com/topic/planetary-differentiation

注：地球の岩石圏は、地殻層全体とマントルの最上部で構成されています。 岩石圏の直下のマントルはアステノスフェリックマントルで、化学的、鉱物学的に岩石圏マントルと似ているが、一部が溶けて岩石圏プレートが動くための可塑層になっている。 岩石圏-アステノスフェアの移行は、層への分化を引き起こしたプロセスを超えるプロセスの結果である。 モジュール4地球を参照。

惑星の分化は主に熱に関連しており、すなわちそれは内部加熱、溶融、成分の分離の現れである。 密度の高い成分は中心部に沈んで鉄金属に富むコアを形成し、密度の低い物質は上昇して珪酸塩地殻を形成する。 惑星は深さによって圧力と温度が上昇するので、ある深さで安定した鉱物が別の深さでは安定しないかもしれない。

惑星は進化の初期段階で加熱を始め、惑星のエネルギー収支にはいくつかの過程がある。

衝突加熱は、彗星、小惑星、流星などの天体への衝突によって起こる。 ボーライドの運動エネルギーは、衝突体と惑星表面の一部を粉砕・蒸発させるために使われる。 一部は衝撃波となって惑星を伝搬し、残りは熱に変換されます。 大きな衝突では、岩石が瞬時に溶かされることもある。 衝突溶融の証拠としては、地球で発見されたテクタイトや月の土壌で発見されたガラスビーズ（月の土壌でも発見されている火山ガラスとは化学的に区別されている）などがある。

	潮熱は、ある惑星体が別の惑星の周りを回るときに、摩擦抵抗に対抗して内部がわずかに変形することによって発生するものである。 重力の変動は、2つの天体の相対的な位置の変動から生じます。 例えば、地球上の潮の満ち引きは、月と太陽の位置関係に直接対応している。 また、軌道が不規則で、惑星間の距離が一定でない場合も、重力の擾乱が生じる。 太陽系における潮汐加熱の最も良い例は、木星系で、小さな内惑星イオは激しい内部加熱により活発な火山活動を示している。
太陽熱は、大気のある惑星では表面風化や侵食の原因となるが、大気の薄い惑星や全くない惑星では表面温暖化の原因ともなる。 実際に地表に到達する太陽エネルギーの量は、雲の密度や組成などいくつかの要因に依存する。 金星の地表は、太陽熱で700度くらいまで温度が上昇する。 このことは、地表の温度が高いため、地表下の熱勾配もかなり大きいことを示唆しています。 4475>
	Radiogenic 熱は放射性同位体の崩壊時に生成されます。 モジュール1から、核合成によって、太陽系星雲を構成するさまざまな核種が生成されることが分かっています。 惑星が形成されるとき、235Uや40Kのような半減期が数十億年の自然放射性元素が取り込まれる。 これらの長寿命核種は、太陽系が形成されたときよりも少ない量ではあるが、地球や他の惑星に今も存在している。 このため、惑星進化の過程で長期間の加熱が持続する。 26Alのように半減期が数千年から数百万年と比較的短い核種は、惑星進化の初期に崩壊し、初期の内部加熱を担った。
	内部加熱は、核形成によって起こることもあり、その過程で、沈み込む高密度物質の位置エネルギーが、より深いレベルに向かうにつれて熱に変換されるのです。

惑星分化に関わる最も重要な発熱過程は、放射性崩壊である。 岩石は断熱材なので、熱は伝導によって非常にゆっくりと地表に伝えられ、そこから放射によって宇宙へと運ばれる。 このように熱の移動が遅いため、惑星内部のさまざまな部分が部分的に融解するほど加熱されることになる。 マグマが形成され、惑星の他の領域（通常は上層部）に注入されると、溶融物質の移動性により、対流によって熱が伝達される。 水、二酸化炭素、硫黄などの揮発性元素や化合物は、対流による熱の伝達を促進します。

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ROCK FORMING MINERALS

岩石は鉱物でできており、そのほとんどは特定の陽イオン（Mg, Fe, Ca, Na, Kなど）とSiO2（二酸化ケイ素）の組み合わせで形成されるケイ酸塩であります。 その他、単純な酸化物（磁鉄鉱、クロム鉄鉱など）、ハロゲン化物（塩＝ハライト、シルバイト）、硫化物（パイライト、ガレナ）、硫酸塩（石膏）、炭酸塩（カルサイト、ドロマイト）、単一元素からなる鉱物（ダイヤモンド、黒鉛）など、さまざまな鉱物がある。 岩石を形成する鉱物のほとんどは珪酸塩で、どの惑星にも（あるいは惑星に）存在しています。 http://www.mindat.org/

SiO2は酸化物ですが、SiがOと四面体配置で結合すると、Si原子1つに対してO原子が4つあります。 これがケイ酸塩四面体で、余分な2個の酸素原子との電荷のアンバランスにより、複雑なアニオンとして作用する。 酸素はO2-に、ケイ素はSi4+に電離するので、Si+4Oの組み合わせでは電荷のアンバランスが4となります。 この場合、電荷の不均衡はなく、式はSiO2、石英となります。

SiO4四面体の各辺は同一なので、さまざまな種類のケイ酸塩鉱物の構造を単純化するために、幾何学的四面体として描くことができるのです。

以下のそれぞれのSiO4分子の構造に注目してください

珪酸塩固溶体鉱物であるオリビンは（Mg, Fe）2SiO4という式を持ち、結晶格子の中でMgとFeカチオンは互いに入れ替わっているということです。 カンラン石の実際の組成は、末端メンバー組成（フォルステライト＝Mg2SiO4）から他の組成（フェイアルライト＝Fe2SiO4）まで様々である。 陽イオン（Mg、Fe）と陰イオン（SiO4）の化学的バランスにより、カンラン石は独立したSiO4四面体をMgとFeが取り囲む構造になっている。 オリビンはフェロマグネシウム鉱物（FeとMg）と呼ばれ、融点が高い。

玄武岩質溶岩流中のオリビン表現晶（緑色結晶）。 オリビンの結晶は溶岩が噴出する前に形成されたと考えられる。 溶岩が冷える過程でガスが溶け出し、膨張してできたベシクルに注目。

輝石はMg、Fe、時にはCa（Ti、Na、Alなどの他の代替陽イオンと共に）で構成されており、SiO4四面体の単鎖にフィットしています。 輝石は様々な組成で発見され、Ca、Mg、Fe の相対的な割合により、オーガイト、エンスタタイト、ハイパーステン、ハトナイトなど様々な名前がついている。 ポリマーと呼ばれるケイ酸塩の鎖は、各SiO4四面体の4つのO原子のうち2つが他の四面体と共有されることで生成される。

Amphibole はさらに複雑な鉱物で、SiO4 鎖の他のすべての四面体は逆さまになっています。 これは、SiO4鎖が並んで付着し、二重鎖ケイ酸塩を作ることによって形成される。 角閃石の最も一般的な例は、結晶格子の中で陽イオンの置換が多く許されるため、しばしば「ゴミ箱」鉱物と呼ばれます。 カンラン石や輝石のような強マグネシウム鉱物であるが、Ca、Na、Alを多く含み、水酸基（OH-）イオンの形で構造的に結合した水を含んでいることが多い。 また、Alが四面体サイトの一部でSiと置換して電荷の不均衡を生じ、Na、Caなどの相対比率の変化によって相殺される。

角閃石の結晶は約6cmと通常の造岩鉱物としては異例に大きなサイズ。 おそらくペグマタイトなどの流体の多い後期マグマ系や高品位変成系（後述）で形成されたものと思われる。 濃い色はこの鉱物の典型です。

もう一つのタイプの含水鉱物は雲母で、SiO4四面体の二次元シートが本のように重なって形成されています。 これらの鉱物は、トランプの山札のように完全な劈開の方向を1つ持っているので、非常に薄いウエハーに分割することができる。 一般的な例としては、黒雲母（角閃石を含む岩石中によく見られる）、白雲母、緑泥石、金雲母などがある。 角閃石といくつかの輝石のように、雲母の組成は、特に黒雲母のようにかなり変化することがあります。

長石は、ほぼすべての火成岩、および多くの堆積岩と変成岩で見られる骨格ケイ酸塩です。 これらは、Ca、Na、Kのアルミノケイ酸塩であり、様々な原子配列の状態で存在する。 CaとNaの長石は斜長石と呼ばれる固溶体系列を構成し、組成はアノーサイト（CaAl2Si2O8）からアルバイト（NaAlSi3O8）である。 この鉱物の重要性は、月編で明らかになる。 K長石は、結晶格子の秩序度によって分類される。 サニジンは珪質火山岩に見られる KAlSi3O8 の最も小さな秩序型で、深成岩の K 長石では斜長石と微斜長石に見られる秩序度が高くなる。 斜長石はほとんどすべての火成岩に含まれているので、地球だけでなく他の地球型惑星にも普遍的に存在する。 月の高地と呼ばれる明るい色の部分は、ほとんどが斜長石というCaを多く含む斜長石からなる岩石である。 満月を見て、ハイランドとマリアの配置を概説してみましょう。

All Silicate Minerals:独立四面体シリケートからフレームワークシリケートになるにつれて、SiO2と陽イオンの比率が減少し、鉱物中のSiO2の相対的な分子比率が増加していることに注意してください。 前述のように、最も単純なフレームワーク珪酸塩が石英である。 多くの岩石で見られる石英の存在は、マグマ中に遊離のSiO2分子が存在すること、すなわちMg、Fe、Ca、Naなどの陽イオンが他の鉱物の形成に使い尽くされたことを意味する。 輝石は両者の中間の組成を持つため、一般に石英とカンラン石は自然界に一緒に存在しません。

次のような化合物の平衡反応を考えてみましょう。 Mg2SiO4 + SiO2 <=> 2MgSiO3 鉱物学用語では、この式は次のようになります。 Olivine + Quartz <=> 2 Pyroxenes.

モジュール3

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