クエリ: 地殻中に含まれるカリウム40の崩壊によって生じるため、大気中に約1%含まれている、元素記号Arで表される気体は何でしょう?
文章: アルゴンの同位体 アルゴンの同位体(アルゴンのどういたい)は25種類が知られており、そのうちAr、Ar、Arの3種類が安定同位体となっている。太陽大気など宇宙における同位体存在比はAr:84.2%, Ar:15.8%, Ar:0.026%と、Arが多い。これは宇宙の元素合成においてアルファ反応によりアルファ粒子の整数倍の原子が多量に合成されるためである。これに対し、地球大気中のアルゴンはほとんどがカリウム40(K)の崩壊により生成されたものであるため、以下の一覧に示す通りArが圧倒的に多い。これにより、アルゴンの標準原子量は39.948(1) uとなっている。地球の大気中では、宇宙線の作用によりArとともにArが生成する。地球表面の環境では、Kによる中性子捕獲やCa(n,α)Ar反応等によっても生じる。天然のアルゴン中のArの割合は、(8.0±0.6)×10 g/gすなわち(1.01±0.
文章: 暗い太陽のパラドックス 過去の地球における放射性壊変が起源の地熱では、カリウム40、ウラン235、ウラン238の崩壊による熱の放出量は現在よりもかなり大きかった。さらに、右の図ではウラン238とウラン235の間の同位体比は現在の値と大きく異なることが示されており、過去の値は現在で言う濃縮ウランの比率と本質的に等価である。そのため仮に天然ウランの鉱体が存在した場合、通常の軽水を減速材とした天然原子炉を維持できる可能性がある。従って、暗い太陽のパラドックスを放射性物質の寄与から解決しようとする説は、放射性元素の崩壊熱による効果と、存在した可能性がある天然原子炉での核反応の効果の両方を考慮する必要がある。 放射性熱源で地球を温める主要なメカニズムは直接的な加熱ではなく、初期の地球においても全体の熱量の 0.1% に満たない量である。しかし熱源が存在することで地殻の大きな地温勾配が実現され、これによって多くの脱ガスが発生するため、初期地球の大気への温室効果ガスの濃集も大きくなる。さらに、地殻深部が高温になることによって地殻鉱物による水の吸収が制限され、その結果として初期の地球は海洋からアルベドが高い土地が少しだけ顔を出しているという状態になる。このため地球はより多くの太陽放射を吸収することが出来る。 文章: ランタン ランタンは、原子番号57の元素。元素記号は La。柔らかく、展延性がある銀白色の金属で、空気にさらすとゆっくりと錆び、ナイフで切れるほど柔らかくなる。周期表におけるランタンからルテチウムまでの15の類似元素のグループであるランタノイドの名前の由来であり、そのグループの先頭及びプロトタイプである。第6周期の遷移金属の最初の元素とみなされることもあり、これは第3族に置かれることになるが、代わりにルテチウムがこの位置に置かれることもある。ランタンは伝統的に希土類元素に含まれる。通常の酸化数は+3である。ヒトでは生物学的役割はないが、一部の細菌にとっては不可欠である。特にヒトに有毒ではないがいくらかの抗菌活性を示す。ランタン原子の基底状態は2D3/2、イオンの基底状態は1Sと表される。 ランタンは通常セリウムや他の希土類元素と一緒に生じる。ランタンは1839年に硝酸セリウムの不純物としてスウェーデンの化学者カール・グスタフ・モサンデルにより発見された。それゆえに、名称 lanthanum は古代ギリシア語で「隠れる」を意味する λανθνειν(lanthanein)に由来する。希土類元素に分類されるが、地殻中に28番目に多く存在し、鉛の約3倍の量存在している。モナザイトやバストネサイトなどの鉱物において、ランタンは含まれるランタノイドの約4分の1を構成している。ランタンは、1923年まで純粋なランタン金属が単離されなかったほど複雑な過程を経ることで、これらの鉱物から抽出される。 ランタンの化合物は触媒、ガラスの添加剤、スタジオ用の照明や映写機の炭素アーク灯、ライターやトーチの点火元素、電子陰極、シンチレータ、GTAW電極など多くの用途がある。炭酸ランタンは腎不全で血液中のリン酸塩濃度が高い場合のリン酸塩結合剤として使用される。 文章: コペルニシウム コペルニシウムまたはその化合物で実測されている性質は非常に少ない。これは、生産が非常に限られておりまた高価であることや、非常に早く崩壊するためである。沸点等、いくつかの化学的性質は実測されているが、金属コペルニシウムの性質の多くは不明であり、予測値のみが利用可能である。コペルニシウムは、10番目で最後の6d元素であり、最も重い第12族元素である。周期表上では、亜鉛、カドミウム、水銀の下に位置するが、より軽い他の第12族元素とは性質がかなり異なることが予測されている。第12族元素と第7周期元素の最外殻のs小軌道は、コペルニシウムにおいて、相対論的に最も強く収縮すると予測される。このこととコペルニシウムが閉殻であることにより、コペルニシウムは、貴金属としての性質が強くなる。Cn/Cnに対しては、標準還元電位として+2.1 Vが予測される。 文章: 人工元素 人工元素(じんこうげんそ)は、人工的に合成された元素(同位体)の総称である。人工放射性元素とも呼ばれる。 天然には存在しない4つの元素(テクネチウム、プロメチウム、アスタチン、フランシウム)と、超ウラン元素はほぼすべて人工元素である。これらは半減期の短い放射性元素であるため、自然界には極めて僅かしか存在が確認されない。通常は、原子核に高いエネルギーを持たせた荷電粒子や、γ線、中性子などをぶつけて合成する。 人工の放射性同位体としては1934年にフレデリック・ジョリオ=キュリーとイレーヌ・ジョリオ=キュリーの夫妻が放射性リン (30P) を得たのが最初で、元素としては1937年に得られたテクネチウムが最初である。 現在では、元素番号93以降(Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Md、No、Lr、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Mt、Ds、Rg、Cn、Nh、Fl、Mc、Lv、Ts、Og)の24個のみ発見されている。 文章: 太陽系の元素組成 地殻には主に長石を構成する元素が濃縮し、核を構成すると推定される親鉄元素やマントルを構成すると推定される橄欖石を構成する元素の欠損が見られる。このため、地殻では存在度の低い元素である白金族元素や金などは地球では核にその殆どが濃縮されているものと推定され、太陽系の元素組成ではそれほど少ないわけではない。例えば、金ではCIコンドライト中の平均含有率は地殻の約50倍、イリジウムは5,000倍近くになる。核における金含有率は約1ppmに達すると推定されている。 一方、イオン半径や原子価が橄欖石の成分であるマグネシウムイオンとは異なるためマントルから排除される元素としてウランやトリウム、また長石の成分であるカリウムとイオン半径が近いバリウムはカリウムと共に地殻に濃縮される。 CIコンドライトや鉄隕石の元素組成を基に地球のマントルや核の平均的化学組成が推定されている。ここで、地球の質量の27.1%を鉄隕石、5.3%をトロイライト、合計32.4%を核に相当すると仮定し、マントルおよび地殻はケイ酸塩として地球の元素組成のモデルを示したのが以下の表である。 文章: ルビジウム ルビジウムは地殻中に23番目に多く存在する元素である(地殻中の元素の存在度も参照)。おおよそ亜鉛と同程度に豊富であり、いくぶんか銅よりも普遍的である。自然での産出は、白榴石(英語版)、ポルサイト、カーナライト、チンワルド雲母などの鉱石に、酸化物として最大で1%ほど含有されている。リチア雲母は0.3%から3.5%のルビジウムを含み、商用ベースのルビジウム源として利用されている。いくつかのカリウム鉱石や塩化カリウムも、商業的に重要な量のルビジウムを含んでいる。 海水中には、平均して1 L当たり125 μgのルビジウムが含まれている。同族の他の元素と比較すると、1 L当たり408 mg含まれるカリウムより大幅に少なく、1 L当たり0.3 μg含まれるセシウムよりは大幅に多い量である。 ルビジウムはそれなりに大きなイオン半径を有しているため、「不適合元素」の1つである。マグマの結晶分化の間、ルビジウムはルビジウムより重く類似した性質を持つセシウムと共に液相に濃縮され、最後に結晶化する。したがってルビジウムおよびセシウムは、これらの濃縮過程によって形成されるペグマタイト鉱物に堆積する。ルビジウムはマグマの結晶化においてカリウムと置換するため、セシウムの場合ほど効果的には濃縮されない。ポルサイトのようにセシウム鉱床とするに十分な量のセシウムを含むペグマタイト鉱石や、リチウム鉱石であるリチア雲母は、副生物としてのルビジウム源でもある。 文章: 大気エアロゾル粒子 大気エアロゾル粒子(たいきエアロゾルりゅうし)は、大気中に浮遊しエアロゾルを構成する微粒子である。大気について論じていることが明らかなときは単にエアロゾル粒子とも言う。 粉塵、浮遊粉塵、大気粉塵などとも呼ばれるが、固体粒子とは限らず、硫酸ミストなどは液滴である。エアロゾル、大気エアロゾルとも呼ばれるが、エアロゾルとは正しくは微粒子と気体とが混合した分散系のことで、微粒子のことではない。 雲を形成する水滴や氷粒子も、厳密には大気エアロゾル粒子であるが、文脈に応じ除外することもある。 大気中の固形粒子の総量は約 107トンといわれる。全大気質量は約6×1015トンであるからその平均濃度はppbのオーダーである。そのほとんどは混合層と呼ばれる地表約2kmの大気層に含まれる。 文章: 気象 地球の大気は地表から高度数百km程度までで、地表から順に対流圏、成層圏、中間圏、熱圏と命名され、これらの層内には地球の重力に捉えられた気体が存在している。地表から熱圏と中間圏の境界である高度約80kmまでは、大気の組成は窒素約78%・酸素約21%・その他微量成分1%で一定であり、それ以上の高度では高度が上がるに従い分子量の大きな重い成分から減少する。高度約80kmまで成分が一定なのは、この範囲で空気の混合が起こっているためである。そのため、気象現象が起こる範囲はこの高度約80kmまでと考えることが多い。 地表の気圧は標準大気圧1 気圧(= 1013.25 hPa)の前後数十hPaの範囲内にある。高度が上がるに従い気圧は低くなり、また気温も低くなる。ただし、気温が低下するのは赤道付近では約16kmまで、中緯度では約11kmまで、北極・南極付近では約8kmまでである。これ以上の高度に行くと気温は一定か逆に上昇する。この気温低下の止まるところを対流圏と成層圏の境界、対流圏界面といい、ほとんどの気象現象はこの対流圏内で起こる。地上に雨を降らせる雲は対流圏内に存在する。もくもくと湧き上がる背の高い積乱雲も、対流圏界面を突き抜けることはない。一方、成層圏や中間圏にも強い風が吹いている ほか、真珠母雲や夜光雲が発生するが、対流圏に影響を与えることはほとんどない。 地球上に起こる気象は、太陽の活動により地球に供給されるエネルギー(放射エネルギー)に由来している。太陽が発している放射エネルギーを太陽放射といい、ほぼ全量が電磁波であり、そのうち47%が波長0.4 - 0.7μmの可視光線(人間の目に見える光)、46%が波長0.7 - 100μmの赤外線、7%が波長0.4μm以下の紫外線である。なお、生物に有害な波長0.2μm以下の紫外線のほとんどは散乱されたり大気上層(オゾン層)の成分により吸収されたりして、地表にほとんど到達しない。地球に入ってくる太陽放射を100とすると、30は反射によりすぐに宇宙に放出され、残りの70が地球の大気や地面、海洋などに吸収されて熱となる、 文章: タイタン (衛星) 2013年6月6日、アンダルシア天体物理学研究所(英語版)とスペイン国立研究評議会(英語版)の科学者は、タイタンの大気上層部から多環芳香族炭化水素を検出したと発表した。2013年9月30日、NASAの探査機カッシーニの赤外分光光度計(CIRS)を用いた観測によって、タイタンの大気中からプロペンが検出された。地球以外の惑星や衛星でプロペンが検出されたのは初めてで、またCIRSによって発見された初めての化学物質である。このプロペンの検出は、1980年にNASAのボイジャー1号で初めてフライバイ(接近通過)が行われた際の観測にまで遡る、観測における不可解なギャップを埋めるものであった。フライバイ中の観測では、タイタンの褐色のヘイズを形成するガスの多くは、理論的には太陽の紫外線によるメタンの光分解によって生成されたラジカルの再結合を介して生み出される炭化水素であることが発見されていた。 文章: コペルニシウム CnCl4陰イオンやCnBr4陰イオンも、水溶液中で存在しうるはずである。熱力学的に安定なCnF2やCnF4の形成は、キセノンの化学的性質に類似している。シアン化水銀(II)(Hg(CN)2)のように、安定なシアン化物であるシアン化コペルニシウム(II)(Cn(CN)2)を形成すると考えられる。コペルニシウムは密な金属で、300K、液体状態での密度は14.0 g/cmである。これは、水銀の密度である13.534 g/cmと近い(同じ温度での固体コペルニシウムは、より高密度の14.7 g/cmと考えられる)。この結果は、水銀と比べたコペルニシウムの原子量の高さが原子間距離の長さを補っているためである。いくつかの計算は、閉殻電子配置のためにコペルニシウムが室温で気体であると予測し、周期表上、最初の気体金属としている。 文章: 灰 生物は、骨などを除けば、主に有機物から構成されている。ほとんどの有機物は、元素として炭素、水素、酸素、窒素(および硫黄、リン)から構成されている。これらの元素は高温でかつ十分に酸素を供給して焼却すると、完全燃焼して二酸化炭素や水蒸気などの気体となって散逸する。一方、体内に微量に含まれている無機質、特に金属元素(カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの化合物類)は燃焼しても気体にはならず、酸素と結合し固体として後に残る。これが灰である。 灰の主成分元素はカリウムやカルシウム、マグネシウムであり、微量のアルミニウムや鉄、亜鉛、ナトリウム、銅などの金属元素(ミネラル)やプラント・オパール由来の珪酸も含まれる(含まれる元素は燃やすものによって左右される)。これらは酸化物や炭酸塩として存在しており、通常は水に溶かすと強いアルカリ性を示す。 ただし、温度が十分に高くなかったり、酸素供給量が不十分であったりすると、有機物が完全に分解せずに残ることがある。 文章: 表面露出年代測定 これらの年代測定技術の最も一般的なものは、宇宙線放射性核種年代測定である。地球は常に高エネルギーの荷電粒子である宇宙線と衝突している。その大半は陽子及びアルファ粒子で、これらの粒子は大気中の原子と相互作用(衝突)して大量の二次粒子を生成する(空気シャワー)。二次粒子も、大気を通過する過程で際の相互作用でエネルギーを減少させる。この中には、中性子も少量含まれており、その1つが原子にぶつかると、衝突された原子核から1つ以上の陽子や中性子が取り除かれ、元の元素と違う別の元素になるか、あるいは同位体が生成される。宇宙線が岩や似たような密度の物質に当たった場合、そのほとんどは、新しい同位体(宇宙線起源核種(英語版)または宇宙線生成核種と呼ばれる)を生成する反応を起こし、曝露された物質の表面1メートル以内に吸収される。地球の表面では、これらの核種のほとんどは宇宙線に含まれる中性子が起こす破砕によって生成される。特定の放射性核種を測定することで、特定の表面が露出していた期間、特定の物質が埋没していた期間、または場所や流域が侵食された速度を知ることができる。基本的な原理として、これらの放射性核種は既知の速度で生成され、既知の速度で崩壊する。したがって、岩石試料中のこれらの宇宙線生成核種の濃度を測定し、宇宙線の流量と核種の半減期を考慮することにより、試料が宇宙線に曝された時間を推定できる。特定の場所での宇宙線の累積量は、標高、地磁気緯度、変動する地磁気の強さ、太陽風、気圧変動による大気の遮蔽など、いくつかの要因の影響を受ける可能性がある。このため岩石試料の年代を決定するには、核種生成率を推定する必要がある。この速度は通常、放射性炭素年代測定、熱ルミネセンス、または光刺激ルミネセンス(英語版)など、他の方法で年代が測定された複数のに含まれる生成核種の濃度を比較することにより、経験的に推定される。 岩石試料中の宇宙線生成核種が自然存在量に対してどの程度過剰なのかは、通常、加速器質量分析を使って測定する。宇宙線生成核種は、核破砕反応によって生成される。特定の核種の生成率は、地磁気の緯度、採集された場所から見られる空の広さ、標高、試料の深さ、および試料が含まれていた物質の密度の関数となる。崩壊率は核種の崩壊定数によって与えられる。これらの方程式を組み合わせて、試料中の宇宙線生成放射性核種の総濃度を年齢の関数として求めることができる。最も頻繁に測定される2つの宇宙線生成核種は、ベリリウム10(Be)とアルミニウム26(Al)で、宇宙線がそれぞれ酸素16(O)およびケイ素28(Si)に当たったときに生成されるため、地質学者にとって特に有用である。親同位体はこれらの元素の中で最も豊富であり、地殻物質では一般的なのに、放射性核種は一般的には他のプロセスでは生成されない。ただし酸素16(O)は大気中で一般的であるため、その場で生成されるのではなく、堆積した材料からのベリリウム10(Be)濃度への寄与を考慮する必要がある。 Be と Alは、石英結晶(SiO2)から破砕生成物として生成される。石英の酸素(O)はBeに変換され、ケイ素(Si)はAlに変換される。これらの核種はそれぞれ異なる速度で生成される。どちらも個別に使用して、材料が表面に露出している期間を知ることができる。(半減期の異なる)崩壊する2つの放射性核種があるため、これらの2つの核種の濃度の比を使用することで、試料が生産深度(通常2-10メートル)よりも深く埋まっていた年齢を決定できる。 塩素36(Cl)も岩石表面の年代測定で使用されている。この同位体は、カルシウムまたはカリウムの宇宙線破砕によって生成される可能性がある。 文章: 六酸化ウラン 六酸化ウラン(Uranium hexoxide)は、ウラン原子が6つの酸素原子と結合した仮説上の化合物である。既知の最も高い酸化状態は、陽イオンIrO4中のイリジウム原子の+9であるが、この例は、+12と前例のないものである。 文章: 水銀 水銀(すいぎん、英: mercury、羅: hydrargyrum)は、原子番号80の元素。元素記号は Hg。汞(みずがね)とも書く。第12族元素に属す。常温、常圧で凝固しない唯一の金属元素で、銀のような白い光沢を放つことからこの名がついている。硫化物である辰砂 (HgS) 及び単体である自然水銀 (Hg) として主に産出する。水銀には、三方晶系のα-Hgと、正方晶系のβ-Hgの2種の同素体がある。 文章: 芳香族炭化水素受容体核内輸送体 芳香族炭化水素受容体核内輸送体(ARNT: aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator)は、リガンド結合型芳香族炭化水素受容体(AhR)と複合体を形成するタンパク質であり、AhRが受容体として機能するために必要である。また、低酸素誘導因子1(HIF1)のベータサブユニットとしても知られている。TEL-ARNT融合タンパク質の発現をもたらす遺伝子座のt(1; 12)(q21; p13)転座は、急性骨髄芽球性白血病と関連している。この遺伝子について、異なるアイソフォームをコードする3つのスプライスバリアントが報告されている。 AhRは、生体異物代謝に関与するいくつかの酵素の誘導に関与している。リガンドを含まない、細胞質ゾル型のAhRは、熱ショックタンパク質90(Hsp90)と複合体を形成する。ダイオキシンと多環芳香族炭化水素を含むリガンドの結合は、リガンド結合サブユニットの核への転座をもたらす。生体異物代謝に関与する酵素の誘導は、これら酵素の遺伝子のプロモーター内の生体異物応答エレメントへのリガンド結合型AhRの結合を介して発生する。