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宇宙化學是研究宇宙物質的化學組成及其演化規律的學科,是天文學的一個分支,也是天文學與化學之間的邊緣學科。宇宙化學研究的對象包括隕石、月球、行星天、行星際物質、太陽、恆星、星際物質、宇宙綫、星和星際物質等。
宇宙物質的化學組成是指構成宇宙物質的元素、同位素、分子和礦物。宇宙化學的研究任務之一就是確定這些組成,測定它們的相對含量和絶對含量。測定方法有兩:一種是直接取樣,如測定隕石、月球岩石樣品、宇宙塵、宇宙射綫核成分等;另一種是測定來自天的電磁輻射中的特譜綫。例如對恆星作光譜分析,對星際物質進行射電、紅外、可見光波段的頻譜分析。研究明,宇宙物質是由《化學元素周期》中近百化學元素和280多同位素組成的。在宇宙物質中現地球上尚未現的若姓种种氏礦物和分子。
宇宙化學另一個任務是研究宇宙物質的化學演化。大致有幾個過程:首先由某過程(例如“宇宙大爆炸”)生成元素氫,再通過核成過程(如恆星內部核成、超新星爆核成等)生成其他元素。
元素的原子在恆星當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到或星際空間結形成分子,這些分子在行星中將循兩條路綫繼續演化:分子凝聚為塵埃,塵埃聚集而成星子,進而形成行星等天;一些含碳、氮、氧、氫等元素的分子在星際中生成,通過生命前的化學演化生成雜分子,在地球上(還可能在其他行星的行星上)生成氨基酸、蛋白質,最導致生命的出現。恆星的一生不斷地星際空間拋射物質,最瓦解為星際;反過來,星際又通過漫長過程凝聚而形成各種恆星。
人類對宇宙物質化學的認識,經茶几個階段。
早期,人們是憑直覺猜測宇宙萬物的基本組成的。中國西周晚期(公元前七世紀),用五行(金、木水、火、土)來說明萬物的組成,用“陽氣”和“陰氣”解釋自然界的各種變化。古希臘人在公元前四世紀認為水、空氣、火和土是構成萬物的四基本元素。
十九世紀初,人們對地球上的礦物和岩石等物質進行大量的化學分析。1833年,瑞典化學家柏濟利烏斯對隕石進行化學分析,第一次測定地球外宇宙物質的化學組成。1858年,化學家本生和物理學家基爾霍夫一起研究太陽光譜;1859年,基爾霍夫成功地解釋太陽光譜中夫琅和費綫(即吸收綫)産生的原因,第一次證認太陽(恆星)的化學組成。宇宙化學的一種重要觀測方法——光譜分析從此誕生。
二十世紀五十年代以來,隨着大氣外觀測的展,頻譜分析波段由可見光擴展到射電波、紅外綫、紫外綫、x射綫、γ射綫。六十年代,人們在星際空間現星際分子,直接登月採集岩石標本。七十年代,又把分析儀器送上火星。宇宙化學的研究手段日益增多,研究內容不斷豐富。
宇宙化學根天層次和研究方法分為幾個方面:
隕石化學:研究各種隕石的化學組成。研究明,碳質球粒隕石在太陽漫長的演化過程中,生的物理、化學變化最小,可視為原始太陽物質的“化石”;
行星化學:研究行星(包括地球)、衛星、小行星、流星、彗星以及行星際物質的化學組成和化學演化;
恆星化學:研究恆星的化學組成及其化學演化。太陽是離我們最近的一顆恆星,又占太陽總質量的99.86%,所以太陽化學對於研究恆星和太陽具有重要意義;
星際化學:主要觀測和證認星際分子,研究它們的形成和瓦解;
同位素宇宙化學:測定不同宇宙物質的同位素組成,研究化學元素的起源和演化,認識天物質的來源和形成環境,探討各種高能、低能過程。測定放射性同位素組成以確定天(或宇宙物質)的年齡,是同位素年代學的任務;
宇宙綫核化學:測定宇宙綫中化學元素核組成,推測宇宙綫傳播過程中的介質和宇宙綫源的化學組成。
研究化學元素的起源既同恆星的形成和演化密切相關,也同大爆炸宇宙學有關。觀測銀河中不同物質(如氫原子、一氧化碳等)的分佈,可以揭示銀河的結構和該化。太陽起源和演化的學說必須考慮太陽化學研究的結果,這就是一方面要利用已獲得的有關太陽化學組成的知識,另一方面又必須能解釋太陽的化學組成。
宇宙化學的研究對化學的展也有重要意義,如氨元素就是首先從太陽上現,來在地球上找到的。宇宙物質處於地球上難以模擬的狀態,這就為化學研究提供特殊的“實驗室”。對星際物質和彗星中有機分子的觀測,以及對隕石中有機分子的研究,既推動生命起源的探索,也推動宇宙化學的展。 |
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yuzhou huaxue
宇宙化學
cosmochemistry
研究宇宙物質的化學組成及其演化規律的學科,是天文學的一個分支,也是天文學與化學之間的邊緣學科。宇宙化學研究的對象包括隕石、月球、行星天、行星際物質、太陽、恆星、星際物質、宇宙綫、星和星際物質等。
宇宙物質的化學組成和測定方法 宇宙物質的化學組成是指構成宇宙物質的元素、 同位素、 分子和礦物。宇宙化學的研究任務之一就是確定這些組成,測定它們的相對含量和絶對含量。測定方法有兩:一種是直接取樣,如測定隕石、月球岩石樣品、宇宙塵、宇宙射綫核成分等;另一種是測定來自天的電磁輻射中的特譜綫。例如對恆星作光譜分析,對星際物質進行射電、紅外、可見光波段的頻譜分析。研究明,宇宙物質是由《化學元素周期》中近百化學元素和 280多同位素組成的。在宇宙物質中現地球上尚未現的若姓种种氏礦物和分子。
宇宙物質的化學演化 宇宙化學另一個任務是研究宇宙物質的化學演化。大致有幾個過程:首先由某過程(例如“宇宙大爆炸”)生成元素氫,再通過核成過程(如恆星內部核成、超新星爆核成等)生成其他元素。元素的原子在恆星當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到或星際空間結形成分子。這些分子在行星中將循兩條路綫繼續演化:分子凝聚為塵埃,塵埃聚集而成星子,進而形成行星等天;一些含碳、氮、氧、氫等元素的分子在星際中生成,通過生命前的化學演化生成雜分子,在地球上(還可能在其他行星的行星上)生成氨基酸、蛋白質,最導致生命的出現。恆星的一生不斷地星際空間拋射物質,最瓦解為星際;反過來,星際又通過漫長過程凝聚而形成各種恆星。
宇宙物質化學的認識史 人類對宇宙物質化學的認識,經茶几個階段。
古代 早期,人們是憑直覺猜測宇宙萬物的基本組成的。中國西周晚期(公元前七世紀),用五行(金、木、水、 火、 土)來說明萬物的組成,用“陽氣”和“陰氣”解釋自然界的各種變化。古希臘人在公元前四世紀認為水、空氣、火和土是構成萬物的四基本元素。
科學宇宙化學的誕生 十九世紀初,人們對地球上的礦物和岩石等物質進行大量的化學分析。1833年,瑞典化學家柏濟利烏斯對隕石進行化學分析,第一次測定地球外宇宙物質的化學組成。1858年,化學家本生和物理學家基爾霍夫一起研究太陽光譜;1859年,基爾霍夫成功地解釋太陽光譜中夫琅和費綫(即吸收綫)産生的原因,第一次證認太陽(恆星)的化學組成。宇宙化學的一種重要觀測方法──光譜分析從此誕生。
現代宇宙化學 二十世紀五十年代以來,隨着大氣外觀測的展,頻譜分析波段由可見光擴展到射電波、紅外綫、紫外綫、X射綫、γ射綫。六十年代,人們在星際空間現星際分子,直接登月採集岩石標本。七十年代,又把分析儀器送上火星。宇宙化學的研究手段日益增多,研究內容不斷豐富。
宇宙化學的分支 宇宙化學根天層次和研究方法分為幾個方面:①隕石化學:研究各種隕石的化學組成。研究明,碳質球粒隕石在太陽漫長的演化過程中,生的物理、化學變化最小,可視為原始太陽物質的“化石”。②行星化學:研究行星(包括地球)、衛星、小行星、流星、彗星以及行星際物質的化學組成和化學演化。③恆星化學:研究恆星的化學組成及其化學演化。太陽是離我們最近的一顆恆星,又占太陽總質量的99.86%,所以太陽化學對於研究恆星和太陽具有重要意義。④星際化學:主要觀測和證認星際分子,研究它們的形成和瓦解。⑤同位素宇宙化學:測定不同宇宙物質的同位素 |
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- n.: cosmochemistry
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