
【化】 astrochemistry
astronomy; chronometer; planetarium
chemistry
【化】 chemistry
【醫】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
天文化學(Astrochemistry)是研究宇宙中化學元素及其化合物形成、分布與演化過程的交叉學科,其英文對應詞由希臘語"astro"(天體)與"chemistry"(化學)組合而成。該學科主要包含三大研究維度:
星際分子研究
通過射電望遠鏡觀測星際雲中的有機分子,目前已發現包括甲醇、甲酸等在内的200餘種分子,這些分子被認為是生命前體物質的基礎構成。例如阿塔卡馬大型毫米波陣列(ALMA)在獵戶座星雲中檢測到糖分子(glycolaldehyde)。
核合成理論
依據B²FH理論(Burbidge, Burbidge, Fowler, Hoyle),闡述恒星内部通過核聚變生成元素的過程,如氫燃燒生成氦,碳氮氧循環等。超新星爆發時産生的r-過程(快速中子捕獲)則形成了金、鈾等重元素。
行星化學演化
通過隕石同位素分析揭示太陽系形成初期的化學環境,碳質球粒隕石中發現的氨基酸證實了地外有機物存在的可能性。好奇號火星車在蓋爾隕石坑檢測到的有機分子更是為火星遠古化學環境提供了直接證據。
該學科通過光譜分析技術(如分子轉動光譜、振動光譜)與實驗室天體模拟實驗相結合,構建宇宙化學演化模型。歐洲空間局赫歇爾天文台的紅外觀測數據表明,星際冰層中的水分子與塵埃顆粒表面催化反應是複雜分子形成的重要途徑。
天文化學是天文學與化學的交叉學科,主要研究天體及宇宙空間中物質的組成、結構、性質以及化學變化規律。其核心内容包括:
研究對象
聚焦于宇宙中的天體(如恒星、行星、彗星等)以及星際介質中的分子、原子和離子,例如分析恒星内部的核聚變反應、行星大氣成分、星際塵埃的化學演化等。
學科交叉性
結合天文學的觀測手段(如光譜分析)與化學的理論模型,揭示宇宙物質的形成與轉化過程。例如,通過光譜數據識别星際分子(如水、氨等),推斷天體環境中的化學反應條件。
研究意義
幫助理解生命起源(如星際有機分子的發現)、元素合成(如超新星爆發中的重元素生成)以及宇宙演化規律,是探索地外生命和行星宜居性的重要基礎。
該學科體現了自然科學在宏觀宇宙與微觀分子層面的深度融合,相關成果常發表于《天體物理學雜志》等國際期刊。
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