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宇宙化学本文重定向自 宇宙化學

陨石通常是宇宙化学研究的一部分。

宇宙化学(英语:Cosmochemistry)是研究宇宙中物体的化学组成和形成这些组成的过程[1]。这主要是通过研究陨石的化学成分和其它实物的样本。由于陨石母体的小行星有些是太阳系形成初期凝固的第一批固体,宇宙化学通常,但不完全是研究与太阳系有关的物体。

历史

在1938年,瑞士矿物学家维克多·戈耳斯密特英语Victor Goldschmidt和他的同事们分析了一些陨石和地球物体的样品,依据这些资料他们列出了一份所谓”宇宙丰度”的清单[2]。戈耳斯密特解释将陨石纳入他清单中的地球岩石,是因为他认为陨石在进入大气层的过程中会经历值得注意的化学变化过程。这意味着专助于研究地球的岩石,是无法准确的拼凑出宇宙整体的化学成分。因此,戈耳斯密特的结论是研究外星物质还需要更多的资料才能获得正确的结果。这项研究被认为是现代宇宙化学的基础[1]

在1950和1960年代,更多的人认可宇宙化学是一门科学。哈罗德·尤里,被公认为宇宙化学之父[1],从事研究,最终导致理解元素的起源和恒星的化学丰度。在1956年,尤里和他的同事,德国科学家汉斯·苏斯英语Hans Suess,出版了第一份包括以陨石同位素分析为基础的宇宙丰度表[3]

在1960年代,分析仪器得到大幅的改善,特别是质谱仪的发明,允许宇宙化学家对陨石中元素的同位素进行详细分析。在1960年, 约翰·雷诺兹英语John Reynolds (physicist)经由分析陨石内短生命期的核,确认太阳系内的这些元素在太阳系形成之前就已经存在了[4],开始见粒太阳系早期的时间表。

在2011年10月,科学家报告在宇宙尘内发现复杂的有机物(无定形有机固体与芳香-脂肪族结构),它们可能是由恒星自然且快速创造的[5][6][7]

在2012年8月29日,并且是世界第一次,哥本哈根大学的天文学家报告他们在一个遥远的恒星系检测到一种特殊的糖分子,乙醇。这些分子是在距离地球400光年的原恒星联星系,IRAS 16293-2422发现的[8][9]。在形成核糖核酸时,它的功能类似于脱氧核糖核酸,都需要乙醇。此一发现显示,在恒星系统中,复杂的有机分子可能会在行星形成之前先形成,最终抵达年轻的恒星[10]

在2012年9月,美国国家航空航天局的科学家报告多环芳香烃在遭遇星际物质的条件下,经过加氢氧化羟基化会转换成更复杂的有机物,一步步的朝向转化成氨基酸核苷酸蛋白质DNA的路径前进[11][12]。进一步,由于这些转换,多环芳香烃失去了它们的光谱特征,这可能是导致检测星际冰英语interstellar ice颗粒,特别是外部冷的、浓厚的原行星盘或上层的分子,缺乏多环芳香烃的原因之一" [11][12]

陨石

陨石是研究宇宙化学中太阳系性质最重要的工具之一。很多陨石中的物质,其年龄几乎和太阳系本身一样的老,因而为科学家提供了太阳星云早期的记录[1]碳质球粒陨石是最原始的;也就事它们保留了许多自45亿6,000万年前形成以来的化学特性[13],并且因而成为宇宙化学研究的一个主要焦点。

最原始的陨石也包含少量的,现在被公认为前太阳颗粒的物质(< 0.1%),这是比太阳系本身更古老,源自于超新星爆炸残骸的原料,直接提供太阳系形成的尘埃。从它们与太阳系格格不入的异常化学成分(如石墨的脉石、金刚石、或碳化硅)可以辨认出这些外来的颗粒。它们的同位素比率经常也与太阳系的其余部分(特别是太阳)和其它的颗粒不同,显示有不同来源的一些超新星爆炸事件。陨石还可能包括了星际尘埃,从星际物质中收集了一些非气态的元素,做为一种复合类型的宇宙尘("星尘号")[1]

NASA最近的发现,以对在地球上发现的陨石所做的研究为依据,,认为RNADNA的成分(腺嘌呤鸟嘌呤和相关的有机分子),是建立我们所知生命的基石,可能是在地球之外的外太空形成的[14][15][16]

相关条目

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 McSween, Harry; Russ, Gary R. Cosmochemistry 1. Cambridge University Press. 2010. ISBN 0-521-87862-4.
  2. ^ Goldschmidt, Victor. Geochemische Verteilungsgestze der Elemente IX. Oslo: Skrifter Utgitt av Det Norske Vidensk. Akad. 1938.
  3. ^ Suess, Hans; Urey, Harold. Abundances of the Elements. Reviews of Modern Physics. 1956, 28 (1): 53–74. Bibcode:1956RvMP...28...53S. doi:10.1103/RevModPhys.28.53.
  4. ^ Reynolds, John. Isotopic Composition of Primordial Xenon. Physical Review Letters. April 1960, 4 (7): 351–354. Bibcode:1960PhRvL...4..351R. doi:10.1103/PhysRevLett.4.351.
  5. ^ Chow, Denise. Discovery: Cosmic Dust Contains Organic Matter from Stars. Space.com. 26 October 2011 [2011-10-26]. (原始内容存档于2016-02-01).
  6. ^ ScienceDaily Staff. Astronomers Discover Complex Organic Matter Exists Throughout the Universe. ScienceDaily. 26 October 2011 [2011-10-27]. (原始内容存档于2016-01-08).
  7. ^ Kwok, Sun; Zhang, Yong. Mixed aromatic–aliphatic organic nanoparticles as carriers of unidentified infrared emission features. Nature. 26 October 2011. Bibcode:2011Natur.479...80K. doi:10.1038/nature10542.
  8. ^ Than, Ker. Sugar Found In Space. National Geographic. August 29, 2012 [August 31, 2012]. (原始内容存档于2015-07-14).
  9. ^ Staff. Sweet! Astronomers spot sugar molecule near star. AP News. August 29, 2012 [August 31, 2012]. (原始内容存档于2018-07-17).
  10. ^ Jørgensen, J. K.; Favre, C.; Bisschop, S.; Bourke, T.; Dishoeck, E.; Schmalzl, M. Detection of the simplest sugar, glycolaldehyde, in a solar-type protostar with ALMA (PDF). eprint. 2012 [2013-06-24]. (原始内容存档 (PDF)于2015-09-24).
  11. ^ 11.0 11.1 Staff. NASA Cooks Up Icy Organics to Mimic Life's Origins. Space.com. September 20, 2012 [September 22, 2012]. (原始内容存档于2015-06-25).
  12. ^ 12.0 12.1 Gudipati, Murthy S.; Yang, Rui. In-Situ Probing Of Radiation-Induced Processing Of Organics In Astrophysical Ice Analogs—Novel Laser Desorption Laser Ionization Time-Of-Flight Mass Spectroscopic Studies. The Astrophysical Journal Letters. September 1, 2012, 756 (1) [September 22, 2012]. doi:10.1088/2041-8205/756/1/L24. (原始内容存档于2020-05-11).
  13. ^ McSween, Harry. Are Carbonaceous Chondrites Primitive or Processed? A Review. Reviews of Geophysics and Space Physics. August 1979, 17 (5): 1059–1078. Bibcode:1979RvGSP..17.1059M. doi:10.1029/RG017i005p01059.
  14. ^ Callahan, M.P.; Smith, K.E.; Cleaves, H.J.; Ruzica, J.; Stern, J.C.; Glavin, D.P.; House, C.H.; Dworkin, J.P. Carbonaceous meteorites contain a wide range of extraterrestrial nucleobases. PNAS. 11 August 2011 [2011-08-15]. doi:10.1073/pnas.1106493108. (原始内容存档于2011-09-18).
  15. ^ Steigerwald, John. NASA Researchers: DNA Building Blocks Can Be Made in Space. NASA. 8 August 2011 [2011-08-10]. (原始内容存档于2015-06-23).
  16. ^ ScienceDaily Staff. DNA Building Blocks Can Be Made in Space, NASA Evidence Suggests. ScienceDaily. 9 August 2011 [2011-08-09]. (原始内容存档于2011-09-05).

外部链接


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