Как изменился воздух: пропорции, доказательства и углеродные резервуары
Введено| English | Значение |
|---|---|
| volcanic activity | вулканическая активность |
| condensation/kɒndenˈseɪʃn/ | конденсация |
| algae/ˈælɡiː/ | водоросли |
| photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ | фотосинтез |
| fossil fuel/ˈfɒsl ˈfjuːəl/ | ископаемое топливо |
| limestone/ˈlaɪmstəʊn/ | известняк |
| coal/kəʊl/ | уголь |
| crude oil/kruːd ɔɪl/ | сырая нефть |
| natural gas/ˈnætʃərəl ɡæs/ | природный газ |
Почему современный воздух отличается от вулканических газов?
- Современный воздух примерно на четыре пятых состоит из азота и на одну пятую из кислорода, с небольшими количествами других газов. Пары воды варьируются; пропорции сухого воздуха исключают их.
- Вулканы выделяют много углекислого газа, но он является небольшой компонентой современного воздуха. Объясните процессы, изменившие атмосферу, а не рассматривайте современный воздух как прямую пробу вулканических газов.
Перевод доли газа в объём
- При постоянной температуре и давлении объём газа = его доля × общий объём воздуха. Используйте один согласованный набор данных: грубая модель 80/20 намеренно игнорирует малые компоненты.
- Разобранный пример: в модели 300 см³ воздуха содержится $\frac45\times300=240$ см³ азота и $\frac15\times300=60$ см³ кислорода. Отдельно предоставленный набор данных 78/21/1 должен быть рассчитан с использованием собственных долей.
Для образца 500 см³ с содержанием 78% азота, 21% кислорода и 1% других газов объём азота составляет $0.78\times500=390$ см³. Суммарный объём других газов — 5 см³; они не все являются углекислым газом.
Образец объемом 500 см³ представляет собой смесь, содержащую 78% азота. Рассчитайте объем азота при тех же температуре и давлении.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Объем азота = доля азота × общий объем = 78 / 100 × 500 см³ = 390 см³. Используйте 0.78, а не 78 или другую грубую модель 4/5.
Отделите теорию ранней атмосферы от достоверности
- Одна из теорий связывает раннюю атмосферу с интенсивной вулканической активностью в первые миллиарды лет истории Земли: преобладание углекислого газа, водяного пара и азота при отсутствии или малом количестве кислорода и небольших количествах метана/аммиака.
- Земля образовалась примерно 4.6 миллиардов лет назад. Прямых измерений того времени не существует, а доказательств немного. Современные вулканические газы, горные породы и другие планеты могут поддерживать теорию, но не дают точных древних процентных соотношений. Ледяные керны фиксируют более поздний воздух, а не первичную атмосферу.
Какой вывод подтверждается наблюдением CO₂ из современной вулканической активности?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Наблюдение поддерживает возможный источник газов. Оно не измеряет древний процент и не устанавливает современную долю кислорода для самой ранней атмосферы.
Древний лед напрямую отбирает пробу атмосферы во время формирования Земли.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Лед фиксирует более поздние атмосферы, а не воздух со времен формирования Земли около 4.6 миллиардов лет назад. Первую атмосферу можно определить только по ограниченным косвенным данным.
Отследите пути движения воды и углерода по разным маршрутам
- Конденсация превращает водяной пар в жидкость при охлаждении Земли, формируя океаны. Она не превращает воду в углекислый газ.
- Углекислый газ растворяется в морской воде; карбонаты выпадают в осадок и образуют осадочные породы. Эти процессы удаляют углерод из атмосферы. Азот от вулканической деятельности постепенно накапливается.
Объясните биологическое увеличение содержания кислорода
- Водоросли впервые выработали кислород в результате фотосинтеза около 2.7 миллиардов лет назад; растения появились позже. Кислород постепенно нарастал в течение следующего миллиарда лет до уровня, позволившего эволюции животных.
- Фотосинтез использует свет: $6CO_2+6H_2O\rightarrow C_6H_{12}O_6+6O_2$. Углекислый газ поступает в биомассу, а кислород выделяется. В каждой части уравнения шесть атомов углерода, двенадцать атомов водорода и восемнадцать атомов кислорода; дыхание имеет противоположный суммарный газообразный эффект.
Какой процесс, используемый водорослями, удалял CO₂ и выделял кислород?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Фотосинтез использует углекислый газ и воду для образования глюкозы и кислорода при участии света. Водоросли начали накапливать кислород до появления растений.
Различите образование горных пород и ископаемого топлива
- Мел образуется из накопленных карбонатных осадков, включая морские раковины/скелеты. Уголь образуется из захороненных растительных остатков; сырая нефть и природный газ образуются преимущественно из захороненных мелких морских организмов под воздействием тепла и давления в течение миллионов лет.
- Захоронение может удерживать углерод вне атмосферы длительное время, вместо того чтобы возвращать весь его обратно в процессе разложения. Ископаемое топливо не образуется мгновенно при растворении углекислого газа; при его сжигании углерод возвращается преимущественно в виде углекислого газа.
Соотнесите процесс или резервуар с его значением.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Конденсация меняет физическое состояние; фотосинтез изменяет химические вещества; известняк и ископаемые топлива хранят углерод благодаря различным путям образования.
Укажите, что может установить evidence (доказательства)
- Современный вулкан, выбрасывающий углекислый газ, поддерживает возможное вулканическое происхождение. Это не означает, что первичная атмосфера Земли содержала ровно 90% углекислого газа. Независимые геологические данные и сравнение с другими планетами могут усилить интерпретацию.
- Используйте схему «наблюдение → поддерживаемое объяснение → ограничение». Рассматривайте диаграмму как качественную последовательность, а не как измеренные исторические доли или временную шкалу.
Утверждение «Древний лёд напрямую отбирает пробы воздуха, когда Земля только образовалась», является ложным. Лёд фиксирует атмосферу более позднего периода. Ранний состав атмосферы можно определить лишь по ограниченным косвенным данным.
Современные пропорции, охлаждение/конденсация, удаление углерода океаном, фотосинтез и захоронение объясняют различные аспекты изменений в атмосфере. Назовите процесс и путь переноса углерода/кислорода, а также укажите ограничение данного доказательства.
Какие два утверждения делают объяснение ранней атмосферы обоснованным?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Изложить, что было наблюдалось и что это подтверждает, затем указать отсутствующее прямое доказательство. Точные исторические проценты и универсальные аналогии планет преувеличивают объем доказательств.