宇宙化学是研究宇宙物质的化学组成及其演化规律的学科,是
天文学的一个分支,也是天文学与化学之间的边缘学科。
正文
宇宙化学研究的对象包括陨石、月球、
行星系天体、
行星际物质、
太阳、
恒星、星际物质、宇宙线、星系和星系际物质等。
简介
宇宙化学(cosmic chemistry)研究宇宙物质的化学组成及其演化规律的分支学科。主要研究内容有:①确定组成宇宙物质的元素、
同位素和分子,测定它们的含量。②探讨宇宙物质的
化学演化。这对研究天体起源和生命起源都有重要的意义,也推动了宇宙化学的发展。
古人只能进行思辨猜测,直至19世纪才逐渐成为科学。1833年
瑞典化学家J.J.贝采利乌斯从陨星分析中第一次测定了
宇宙物质的化学成分,而19世纪中叶诞生的光谱分析法使人们获得了
恒星的化学组成资料。20世纪则有了更加广泛的手段,空间观测使得频谱分析扩展到“全波”范围:从射电、红外、
可见光到
紫外线、X射线、
γ射线都能从事宇宙化学的研究,加上空间探测的直接登月、登
火星等
天体采集岩石、土壤样品,使得该学科获得了巨大的进展,例如星际分子的发现被誉为60年代四大天文发现之一。
按照研究对象不同。宇宙化学又大致可分为:陨石化学、
行星系化学、恒星化学、星际化学、
同位素宇宙化学、宇宙线核化学等。
研究任务
宇宙物质的
化学组成是指构成宇宙物质的元素、同位素、分子和矿物。宇宙化学的研究任务之一就是确定这些组成,并测定它们的相对含量和绝对含量。测定方法有两种:一种是直接取样,如测定陨石、月球岩石样品、宇宙尘、宇宙射线核成分等;另一种是测定来自
天体的
电磁辐射中的特征
谱线。例如对
恒星作光谱分析,对星际物质进行射电、红外、
可见光波段的频谱分析。研究表明,宇宙物质是由《化学元素周期表》中近百种化学元素和280多种
同位素组成的。在
宇宙物质中发现了地球上尚未发现的若干种矿物和分子。
宇宙
化学另一个任务是研究宇宙物质的化学演化。大致有几个过程:首先由某种过程(例如“宇宙大爆炸”)生成元素氢,再通过
核合成过程(如恒星内部核合成、超新星爆发核合成等)生成其他元素。元素的原子在恒星表面或星际空间结合形成分子,这些分子在行
星系中将循两条路线继续演化:分子凝聚为尘埃,尘埃聚集而成星子,进而形成行星等
天体;一些含碳、氮、氧、氢等元素的分子在星际云中生成后,通过生命前的化学演化生成复杂分子,在地球上(还可能在其他
行星系的行星上)生成氨基酸、
蛋白质,最后导致生命的出现。恒星的一生不断地向星际空间抛射物质,最后瓦解为星际云;反过来,星际云又通过漫长过程凝聚而形成各种
恒星。
发展阶段
早期,人们是凭直觉猜测宇宙万物的基本组成的。中国西周晚期(公元前七世纪),用五行(金、木水、火、土)来说明万物的组成,用“阳气”和“阴气”解释自然界的各种变化。古希腊人在公元前四世纪认为水、空气、火和土是构成万物的四种基本元素。
十九世纪初,人们对地球上的矿物和岩石等物质进行大量的化学分析。1833年,
瑞典化学家柏济利乌斯对陨石进行化学分析,第一次测定了
地球外宇宙物质的化学组成。1858年,化学家本生和物理学家基尔霍夫一起研究
太阳光谱;1859年,基尔霍夫成功地解释了太阳光谱中夫琅和费线(即吸收线)产生的原因,第一次证认了太阳(
恒星)的
化学组成。宇宙化学的一种重要观测方法——光谱分析从此诞生。
二十世纪五十年代以来,随着大气外观测的发展,频谱分析波段由
可见光扩展到射电波、
红外线、
紫外线、X射线、
γ射线。六十年代,人们在星际空间发现星际分子,直接登月采集岩石标本。七十年代,又把分析仪器送上
火星。宇宙化学的研究手段日益增多,研究内容不断丰富。
分类
陨石化学:研究各种陨石的化学组成。研究表明,
碳质球粒陨石在
太阳系漫长的演化过程中,发生的物理、化学变化最小,可视为原始太阳系物质的“化石”;
行星系化学:研究行星(包括
地球)、
卫星、
小行星、
流星体、
彗星以及
行星际物质的化学组成和化学演化;
恒星化学:研究恒星的化学组成及其化学演化。
太阳是离人们最近的一颗恒星,又占太阳系总质量的99.86%,所以太阳化学对于研究恒星和太阳系具有重要意义;
星际化学:主要观测和证认星际分子,研究它们的形成和瓦解;
同位素宇宙化学:测定不同宇宙物质的同位素组成,研究
化学元素的起源和演化,认识
天体物质的来源和形成环境,探讨各种高能、低能过程。测定
放射性同位素组成以确定天体(或宇宙物质)的年龄,是同位素年代学的任务;宇宙线核
化学:测定宇宙线中化学元素核组成,推测宇宙线传播过程中的介质和宇宙线源的化学组成。
区别
西方宇宙化学的公式是教条的、
断层的,没有从整体上去论证。
地球在太古代时期,是由五大基素爆燃的产物,地球
岩浆残留的火山爆炸是地球
气团时期的五基地球太极时期。研究宇宙化学,首先要研究
地球化学,因为地球化学和宇宙化学是有区别的。研究宇宙化学和地球化学,是研究地球人体化学结构的基础,并不能取代地球活体人的数据。
宇宙化学是物质化学和生命化学的基础。并不是说生命
化学和地球化学是宇宙化学的分支,宇宙化学和地球化学是同一问题的两个方向。研究宇宙化学和地球化学必须在中国纳音学指导下,才是正确的。按
太阳中心论是论不出宇宙化学的数据的。不承认
银河系半月瓣180度的
银河系倾斜的机理,岂能正确的认识
银河系;没有正确的宇宙化学和
地球化学,岂能有正确的地球人类的预防科学,国际上对地球化学,只是在地球上寻找地球化学元素的来源。地球上的生命化学,是按阴生阳长规律的,所有地球生命物包括人类,都是地球的产物,是月球全息物,是地球上的水和五酸为基础的生命物。纯碱和纯酸都没有生命物,也不会产生生命物。国际上对地球人类的研讨,是在
断层文化中凭空设想的研讨,如人是天外来的等等荒谬论调。研究地球
化学,是研究人体化学,研究宇宙化学,是为了研究地球化学。
研究意义
研究
化学元素的起源既同
恒星的形成和演化密切相关,也同大爆炸宇宙学有关。观测
银河系中不同物质(如氢原子、
一氧化碳等)的分布,可以揭示银河系的结构和该化。
太阳系起源和演化的学说必须考虑太阳系化学研究的结果,这就是一方面要利用已获得的有关太阳系化学组成的知识,另一方面又必须能解释太阳系的化学组成。
宇宙化学的研究对化学的发展也有重要意义,如氨元素就是首先从
太阳上发现,后来才在地球上找到的。
宇宙物质处于地球上难以模拟的状态,这就为化学研究提供了特殊的“实验室”。对星际物质和
彗星中
有机化合物的观测,以及对陨石中有机分子的研究,既推动了生命起源的探索,也推动了宇宙化学的发展。
相关学科
天文学、光学天文学、射电天文学、红外天文学、X射线天文学、
恒星天文学、空间天文学、
天体物理学、恒星物理学、太阳物理学、
行星物理学、天体力学、天体
动力学、宇宙学、大爆炸宇宙学、天体测量学、实用天文学、天体演化学、天文
历史学、考古天文学。
相关词条
参考资料
大唐资料库 http://info.datang.net/Y/Y1655.
HTML大科普网 http://www.ikepu.com/astronomy/astronomy_branch/cosmochemistry_total.htm
参考资料
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