宇宙化学_天文学与化学之间的边缘学科

宇宙化学

天文学与化学之间的边缘学科

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。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）是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年瑞典化学家贝采利乌斯第一次从陨星残片成分分析测定了宇宙物质的化学成分，而19世纪中期诞生的光谱分析法使人们获得了恒星的化学组成资料。20世纪后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。

分类

星际化学：主要观测和证认星际分子

宇宙化学根据天体层次和研究方法分为几个方面：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

宇宙化学是物质化学和生命化学的基础。

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。不承认银河半月瓣180度的天河倾斜的机理，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

宇宙化学的研究对化学的发展有重要意义

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分子的观测，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。

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，人们凭靠直觉猜测宇宙万物的基本组成

人类对宇宙物质化学的认识，经历了几个阶段。早期，人们是凭直觉猜测宇宙万物的基本组成的。我国古代西周晚期(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。

十九世纪初期，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，瑞典化学家贝采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并测定了太阳光谱；1859年，基尔霍夫成功解释了太阳光谱中夫琅和费线(即吸收线)产生的原因，第一次证明了太阳(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。