
【化】 astrochemistry
astronomy; chronometer; planetarium
chemistry
【化】 chemistry
【医】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
天文化学(Astrochemistry)是研究宇宙中化学元素及其化合物形成、分布与演化过程的交叉学科,其英文对应词由希腊语"astro"(天体)与"chemistry"(化学)组合而成。该学科主要包含三大研究维度:
星际分子研究
通过射电望远镜观测星际云中的有机分子,目前已发现包括甲醇、甲酸等在内的200余种分子,这些分子被认为是生命前体物质的基础构成。例如阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA)在猎户座星云中检测到糖分子(glycolaldehyde)。
核合成理论
依据B²FH理论(Burbidge, Burbidge, Fowler, Hoyle),阐述恒星内部通过核聚变生成元素的过程,如氢燃烧生成氦,碳氮氧循环等。超新星爆发时产生的r-过程(快速中子捕获)则形成了金、铀等重元素。
行星化学演化
通过陨石同位素分析揭示太阳系形成初期的化学环境,碳质球粒陨石中发现的氨基酸证实了地外有机物存在的可能性。好奇号火星车在盖尔陨石坑检测到的有机分子更是为火星远古化学环境提供了直接证据。
该学科通过光谱分析技术(如分子转动光谱、振动光谱)与实验室天体模拟实验相结合,构建宇宙化学演化模型。欧洲空间局赫歇尔天文台的红外观测数据表明,星际冰层中的水分子与尘埃颗粒表面催化反应是复杂分子形成的重要途径。
天文化学是天文学与化学的交叉学科,主要研究天体及宇宙空间中物质的组成、结构、性质以及化学变化规律。其核心内容包括:
研究对象
聚焦于宇宙中的天体(如恒星、行星、彗星等)以及星际介质中的分子、原子和离子,例如分析恒星内部的核聚变反应、行星大气成分、星际尘埃的化学演化等。
学科交叉性
结合天文学的观测手段(如光谱分析)与化学的理论模型,揭示宇宙物质的形成与转化过程。例如,通过光谱数据识别星际分子(如水、氨等),推断天体环境中的化学反应条件。
研究意义
帮助理解生命起源(如星际有机分子的发现)、元素合成(如超新星爆发中的重元素生成)以及宇宙演化规律,是探索地外生命和行星宜居性的重要基础。
该学科体现了自然科学在宏观宇宙与微观分子层面的深度融合,相关成果常发表于《天体物理学杂志》等国际期刊。
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