Samenvatting
Leereenheid 1 - Bodem, atmosfeer en oceaan
Hoofdstuk 1.1
Over het ontstaan van elementen, ons zonnestelsel, de aarde en het
leven
Het ontstaan van elementen
Het afkoelen van materie uit de ‘Big Bang’ zorgde voor stervorming. Hierin zorgde het
proces van kernfusie voor de overgang van waterstof (H), naar helium (He), naar koolstof
(C). Dit is het begin van een opbouwproces van elementen.
Kernfusie
Kernfusie is alleen mogelijk door de extreem hoge temperaturen. In de enorme gas- en
deeltjes wolken ontstaan plaatselijke massaverdichtingen die door aantrekking materie en
gas aantrekken. De hiermee gepaarde kinetische energie wordt bij het gebied van
massaverdichting omgezet in warmte.
De jonge ster begint dan, met name kortgolvige infrarode, straling uit te zenden. Hierbij
wordt niet alle vrijkomende energie uitgestraald, maar blijft ook een deel achter. Hierdoor
loopt de temperatuur op en wordt kernfusie mogelijk.
Hierdoor ontstaan elementen, deze kunnen echter nooit hoger/zwaarder zijn dan het
element ijzer.
Neutronenproces
Elementen hoger dan ijzer ontstaan via een neutronenproces. Dit proces komt op gang
wanneer de sterren ontplo en (supernova’s).
Neutronen kunnen dan door hun neutrale karakter gemakkelijk door een kern worden
ingevangen. Hiermee kan dan een zwaardere isotoop van dat element ontstaan.
Onder uitzending van een elektron kan deze isotoop overgaan in een zwaarder element.
Het ontstaan van ons zonnestelsel
Algemeen wordt aangenomen dat ons zonnestelsel zijn oorsprong vindt in een oernevel van
waterstofgas, stof en gruis. In deze oernevel begonnen zich plaatselijke verdichtingen te
vormen.
Als gevolg van de massa-aantrekking vond in deze begin-verdichtingen materieconcentratie
(condensatie) plaats, resulterend in de vorming van de vaste lichamen van ons zonnestelsel.
Het overgrote deel van de oernevelmaterie kwam bij de condensatie terecht in de zon, die
99,87% van de totale massa van het zonnestelsel vormt. In de andere vaste lichamen vond
een proces van di erentiatie plaats. Zo ontstond in de aarde een ijzerkern omgeven door
een silicaatmantel.
ff ff
, De hele serie van gebeurtenissen die heeft geleid tot het ontstaan van ons zonnestelsel kan
als volgt worden samengevat:
1. Uitstoot van materie uit één of meerdere oudere sterren;
2. Menging van dit uitgestoten materiaal met waterstofgas, stof en gruis dat al aanwezig
was in de ruimte tussen de sterren;
3. Samentrekking van dit materiaal tot een oernevel;
4. Condensatie van de oernevel tot de zon en de andere vaste lichamen van ons
zonnestelsel;
5. Di erentiatie van materie in de gevormde lichamen, onder andere ijzer (Fe) en silicium
(Si).
Het begin van de aarde
Ten gevolge van de condensatie van de oernevelmaterie, waarbij de massa-aantrekking
ervoor zorgde dat de materie steeds dichter opeen werd geperst, kwam warmte vrij.
Ook werd bij de condensatie de kinetische energie van de bewegende losse materie-
deeltjes omgezet in warmte.
Hierbij kwam ook nog warmte van het verval van kortlevende radio-isotopen en radiogene
warmte die wordt gegenereerd door de radio-isotopen van uranium (U), thorium (Th) en
kalium (K).
Al met al moet in de aardmassa tijdens en kort na de vorming veel warmte beschikbaar zijn
gekomen.
Dat resulteerde 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 plastische aardmantel en tenslotte de
buitenste aardkorst.
Door het optreden van di erentiatie is de aarde geen
homogene massa geworden. De warmte die bij
radioactief verval is vrijgekomen is gebruikt voor
opsmelting van de aardmassa, waarbij het zware ijzer
naar beneden is gezakt.
Op deze wijze is de di erentiatie van aardmassa in een kern van ijzer en daarbuiten een
silicaatmantel ontstaan. De lichtste silicaten vormen de dunne aardkorst, met daarboven de
atmosfeer bestaande uit gassen.
Door een langdurig proces van herhaaldelijk smelten en stollen van verschillende
gesteentetypen (gefractioneerde kristallisatie) zijn gesteenten gevormd.
Bij nog verder afkoelen van de aardmassa is vervolgens water ontstaan. Diverse
stollingsgesteenten zijn vervolgens geheel of gedeeltelijk opgelost in water. Dit proces heet
selectieve extractie.
ff ff ff
, De geologische geschiedenis van de aarde
Ouderdomsbepaling in de geologie is mogelijk volgens twee principieel verschillende
methoden: met behulp van radioactiviteit of door gebruik te maken van fossielen.
De drie belangrijkste gesteentegroepen hierbij zijn:
- Metamorfe gesteenten:
Gesteenten die door metamorfose zijn ontstaan uit oudere gesteenten. Dit als
gevolg van rekristallisatie en chemische reacties onder invloed van verhoogde
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 afbraak producten van
oudere gesteenten en plantaardige/dierlijke resten.
Geologische tijd
Tot tientallen jaren geleden was er geen methode om de verstreken geologische tijd exact
te meten. Daarom werden fossielen gebruikt om de relatieve ouderdom van gesteenten te
bepalen.
Dankzij de veranderingen die als gevolg van biologische evolutie zijn opgetreden kan de
geologische geschiedenis worden ingedeeld in een geologische tijdschaal bestaande uit
tijdperken, perioden en tijdvakken.
Elke periode of tijdvak wordt gekenmerkt door bepaalde (combinaties) fossielen. Elk
sedimentgesteente kan, mits voldoende fossielen aanwezig zijn, in de tijdschaal worden
ingepast.
Waarom spreken we van een ‘relatieve’ ouderdom
Op fossielen gebaseerde tijdmeting is een geschiedschrijving zonder tijd. Het is een
relatieve tijdsindeling die vertelt wat jonger en ouder is, maar zonder absolute jaartallen.
Daarnaast kan deze methode niet worden toegepast op gesteenten waarin fossielen
ontbreken (zoals afzetting uit het Precambrium) of magmatische en metamorfe gesteenten.
Radioactieve tijdmeting
Van de meeste chemische elementen hebben de atomen een stabiele samenstelling, dat
wilt zeggen dat de kern van de samenstelling niet verandert.
Sommige elementen zijn echter niet stabiel of hebben isotopen die niet stabiel zijn. Bij deze
elementen kan de kern uiteenvallen en een deeltje uit de kern stoten. Tengevolge daarvan
verandert het atoomnummer van dit atoom, zodat er nu een ander element is gevormd. Dit
proces heet radioactief verval of radioactiviteit.
Het nieuwe element is ook niet altijd stabiel en kan verder vervallen totdat er uiteindelijk een
stabiele vorm is overgebleven.
Leereenheid 1 - Bodem, atmosfeer en oceaan
Hoofdstuk 1.1
Over het ontstaan van elementen, ons zonnestelsel, de aarde en het
leven
Het ontstaan van elementen
Het afkoelen van materie uit de ‘Big Bang’ zorgde voor stervorming. Hierin zorgde het
proces van kernfusie voor de overgang van waterstof (H), naar helium (He), naar koolstof
(C). Dit is het begin van een opbouwproces van elementen.
Kernfusie
Kernfusie is alleen mogelijk door de extreem hoge temperaturen. In de enorme gas- en
deeltjes wolken ontstaan plaatselijke massaverdichtingen die door aantrekking materie en
gas aantrekken. De hiermee gepaarde kinetische energie wordt bij het gebied van
massaverdichting omgezet in warmte.
De jonge ster begint dan, met name kortgolvige infrarode, straling uit te zenden. Hierbij
wordt niet alle vrijkomende energie uitgestraald, maar blijft ook een deel achter. Hierdoor
loopt de temperatuur op en wordt kernfusie mogelijk.
Hierdoor ontstaan elementen, deze kunnen echter nooit hoger/zwaarder zijn dan het
element ijzer.
Neutronenproces
Elementen hoger dan ijzer ontstaan via een neutronenproces. Dit proces komt op gang
wanneer de sterren ontplo en (supernova’s).
Neutronen kunnen dan door hun neutrale karakter gemakkelijk door een kern worden
ingevangen. Hiermee kan dan een zwaardere isotoop van dat element ontstaan.
Onder uitzending van een elektron kan deze isotoop overgaan in een zwaarder element.
Het ontstaan van ons zonnestelsel
Algemeen wordt aangenomen dat ons zonnestelsel zijn oorsprong vindt in een oernevel van
waterstofgas, stof en gruis. In deze oernevel begonnen zich plaatselijke verdichtingen te
vormen.
Als gevolg van de massa-aantrekking vond in deze begin-verdichtingen materieconcentratie
(condensatie) plaats, resulterend in de vorming van de vaste lichamen van ons zonnestelsel.
Het overgrote deel van de oernevelmaterie kwam bij de condensatie terecht in de zon, die
99,87% van de totale massa van het zonnestelsel vormt. In de andere vaste lichamen vond
een proces van di erentiatie plaats. Zo ontstond in de aarde een ijzerkern omgeven door
een silicaatmantel.
ff ff
, De hele serie van gebeurtenissen die heeft geleid tot het ontstaan van ons zonnestelsel kan
als volgt worden samengevat:
1. Uitstoot van materie uit één of meerdere oudere sterren;
2. Menging van dit uitgestoten materiaal met waterstofgas, stof en gruis dat al aanwezig
was in de ruimte tussen de sterren;
3. Samentrekking van dit materiaal tot een oernevel;
4. Condensatie van de oernevel tot de zon en de andere vaste lichamen van ons
zonnestelsel;
5. Di erentiatie van materie in de gevormde lichamen, onder andere ijzer (Fe) en silicium
(Si).
Het begin van de aarde
Ten gevolge van de condensatie van de oernevelmaterie, waarbij de massa-aantrekking
ervoor zorgde dat de materie steeds dichter opeen werd geperst, kwam warmte vrij.
Ook werd bij de condensatie de kinetische energie van de bewegende losse materie-
deeltjes omgezet in warmte.
Hierbij kwam ook nog warmte van het verval van kortlevende radio-isotopen en radiogene
warmte die wordt gegenereerd door de radio-isotopen van uranium (U), thorium (Th) en
kalium (K).
Al met al moet in de aardmassa tijdens en kort na de vorming veel warmte beschikbaar zijn
gekomen.
Dat resulteerde 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 plastische aardmantel en tenslotte de
buitenste aardkorst.
Door het optreden van di erentiatie is de aarde geen
homogene massa geworden. De warmte die bij
radioactief verval is vrijgekomen is gebruikt voor
opsmelting van de aardmassa, waarbij het zware ijzer
naar beneden is gezakt.
Op deze wijze is de di erentiatie van aardmassa in een kern van ijzer en daarbuiten een
silicaatmantel ontstaan. De lichtste silicaten vormen de dunne aardkorst, met daarboven de
atmosfeer bestaande uit gassen.
Door een langdurig proces van herhaaldelijk smelten en stollen van verschillende
gesteentetypen (gefractioneerde kristallisatie) zijn gesteenten gevormd.
Bij nog verder afkoelen van de aardmassa is vervolgens water ontstaan. Diverse
stollingsgesteenten zijn vervolgens geheel of gedeeltelijk opgelost in water. Dit proces heet
selectieve extractie.
ff ff ff
, De geologische geschiedenis van de aarde
Ouderdomsbepaling in de geologie is mogelijk volgens twee principieel verschillende
methoden: met behulp van radioactiviteit of door gebruik te maken van fossielen.
De drie belangrijkste gesteentegroepen hierbij zijn:
- Metamorfe gesteenten:
Gesteenten die door metamorfose zijn ontstaan uit oudere gesteenten. Dit als
gevolg van rekristallisatie en chemische reacties onder invloed van verhoogde
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 afbraak producten van
oudere gesteenten en plantaardige/dierlijke resten.
Geologische tijd
Tot tientallen jaren geleden was er geen methode om de verstreken geologische tijd exact
te meten. Daarom werden fossielen gebruikt om de relatieve ouderdom van gesteenten te
bepalen.
Dankzij de veranderingen die als gevolg van biologische evolutie zijn opgetreden kan de
geologische geschiedenis worden ingedeeld in een geologische tijdschaal bestaande uit
tijdperken, perioden en tijdvakken.
Elke periode of tijdvak wordt gekenmerkt door bepaalde (combinaties) fossielen. Elk
sedimentgesteente kan, mits voldoende fossielen aanwezig zijn, in de tijdschaal worden
ingepast.
Waarom spreken we van een ‘relatieve’ ouderdom
Op fossielen gebaseerde tijdmeting is een geschiedschrijving zonder tijd. Het is een
relatieve tijdsindeling die vertelt wat jonger en ouder is, maar zonder absolute jaartallen.
Daarnaast kan deze methode niet worden toegepast op gesteenten waarin fossielen
ontbreken (zoals afzetting uit het Precambrium) of magmatische en metamorfe gesteenten.
Radioactieve tijdmeting
Van de meeste chemische elementen hebben de atomen een stabiele samenstelling, dat
wilt zeggen dat de kern van de samenstelling niet verandert.
Sommige elementen zijn echter niet stabiel of hebben isotopen die niet stabiel zijn. Bij deze
elementen kan de kern uiteenvallen en een deeltje uit de kern stoten. Tengevolge daarvan
verandert het atoomnummer van dit atoom, zodat er nu een ander element is gevormd. Dit
proces heet radioactief verval of radioactiviteit.
Het nieuwe element is ook niet altijd stabiel en kan verder vervallen totdat er uiteindelijk een
stabiele vorm is overgebleven.
