宇宙化學的一個重要分科﹐研究太陽系諸天體（太陽﹑行星﹑衛星﹑小行星﹑隕星和彗星等）的化學組成和物理－化學性質以及年代學和化學演化問題。太陽系化學與太陽系起源有密切關係。
基本介紹
- 中文名：太陽系化學
- 外文名：chemistry of the solar system
- 作者：胡中為、李兆麟
- 類型：宇宙化學的一個重要分科
名稱,研究對象,太陽系天體分類,化學組成,太陽系年齡和溫度,研究方法,化學凝聚模型,恆星三類塵埃,參考書目,
名稱
【中文詞條】太陽系化學
【外文詞條】chemistry of the solar system
【作??者】胡中為?李兆麟
研究對象
太陽系天體分類
十九世紀中葉以後發展起來的光譜分析廣泛套用於測定太陽和行星大氣的化學組成﹐1931～1933年﹐維爾特測得木星大氣含有氨和甲烷﹐提出“類木行星”(木星﹑土星﹑天王星﹑海王星)由大量氫組成﹐五十年代初﹐H.布朗按密度和化學組成把太陽系天體分為三類﹕岩石物質的(類地行星及其衛星﹑小行星和流星體)﹑岩石－冰物質的(彗星和類木行星的衛星)﹑氣物質的(太陽和類木行星)。美國天文學家柯伊伯和尤里注重研究太陽系起源的化學問題﹐特別注重隕石的化學分析結果。行星際航行開始後得到許多新資料﹐太陽系化學的研究進入活躍時期。
化學組成
太陽系的化學組成 從太陽光譜和太陽風的研究得知太陽外部的化學組成。從隕石的研究得知﹐C型碳質球粒隕石中難揮發元素的豐度與太陽一致。木星和太陽的平均密度很接近﹐而且木星上也有十分豐富的氫和氦。根據這些事實﹐一般認為當初形成太陽系的原始星雲的化學組成與今天太陽外部的化學組成是相同的﹐各個行星和衛星捌淥?焯逶諢?ё槌繕系牟鉅焓切竊浦謝?Х至蟮慕峁?
太陽系年齡和溫度
太陽系年齡和溫度 地球和其他行星已經歷過顯著變質過程﹐難於得到它們形成和演化早期的化學資料﹔月球和衛星的變質程度較小﹐它們保留一些早期的特徵﹔小天體(小行星﹑隕星﹑彗星)沒有多大的變質﹐它們保留了太陽系早期的信息。同位素年代測定得知﹐地球上最古老物質的年齡為45.6億年﹐月球的古老岩石的年齡為46.5±0.5億年﹐而隕星年齡達47億年﹐一般認為太陽系年齡大於46億年﹐由同位素含量定出太陽系年齡上限為 54±4億年。從揮發性痕量元素及O/O同位素含量比率定出普通球粒隕石的吸積溫度一般為450±50K﹐定出月球的吸積溫度為450～500K(也有人定為620K)﹐推出地球的吸積溫度約為540K﹐這表明它們形成時的溫度比現在高些。
研究方法
化學凝聚模型
化學凝聚模型 劉易斯等人研究了星雲說的化學過程﹐在星雲的密度﹑壓力和化學組成條件下﹐主要由溫度決定星雲各部分的化學分餾過程﹐從而導致行星及衛星的性質差異。有兩種截然不同的模型﹕平衡凝聚模型﹐假定凝聚物相與氣體相之間以及凝聚物之間在熱力學平衡條件下發生反應﹐產生的化學成分是熱力學的“態函式”﹔非平衡凝聚模型﹐氣體相與凝聚物相之間以及凝聚物之間不發生反應。兩種模型的生成物是不同的。實際的凝聚過程可能介於上述兩種模型之間﹐計算表明﹐平衡凝聚模型可以較滿意地說明類地行星的性質﹐例如﹐由這一模型計算得出的類地行星的密度與觀測符刮﹐而按非平衡凝聚模型計算得出的結果則與觀測不符合。星雲內部離太陽越遠處﹐溫度越低﹐因而各行星區凝聚物的成分和含量各不相同。水星主要由難熔金屬礦物﹑鐵鎳合金和少量頑輝石組成﹔金星除含上述這些成分外﹐還含鉀(或鈉)鋁矽酸鹽﹐但不含水。地球還含有透閃石﹑一些含水矽酸鹽和三種形式的鐵(金屬鐵﹑FeO﹑FeS)﹐其中的金屬鐵和FeS形成了低熔點混合物﹐在放射加熱下熔化﹑分異﹐形成早期地核。火星含有更多的含水矽酸鹽﹐金屬鐵已完全氧化為FeO或FeS﹐以致沒有金屬鐵的核。小行星含有各種岩石礦物﹐但小行星區的冰物質(水冰﹑氨冰﹑甲烷冰)尚未凝聚。小行星區以外﹐各種冰物質依次凝聚﹐因而木星和木星以外的行星有岩石和冰物質混合物的固態核﹐木星和土星固態核質量大﹐引力強﹐能夠吸積氣體(主要是氫﹑氦)﹐形成它們的金屬氫中間層和液態分子氫的外層﹐因而它們的平均密度小。它們吸積氣體和形成大氣過程可用非平衡凝聚模型來描述
恆星三類塵埃
上述凝聚模型都是與原始星雲中出現高溫條件相聯繫的。近年來發現隕石中含有上述模型所不能解釋的化學組成和同位素異常﹐有人強調恆星際物質中化學分餾(前凝聚物質)是太陽系初始化學態的關鍵﹐提出太陽星雲的冷凝聚模型來解釋這種異常。這種模型認為﹐恆星際物質中有三類塵埃﹕超新星爆發形成的熱凝聚物﹔其他恆星損失掉的熱凝聚物﹔星雲的非熱化合物。太陽系不經過熱凝聚序﹐而是由冷的恆星際物質直接形成。此外﹐阿爾文和阿亨尼研究了星雲物質的電漿和磁流體過程。
隕星和月球的化學演化研究﹐近年來已經取得了重大成果。
有機物 一方面在隕石中已發現有烷烴﹑胺基酸等有機物﹐在彗星中發現了乙和氰化氫﹔另一方面在實驗室中模擬原始星雲條件﹐由CO和H催化裂化反應製成了與隕石中的物質十分相似的烷烴異構物。這稱為 FTT(Fischer-Tropsch Type)反應﹐也能生成其他有機物。這些發現和研究成果對於探討有機物的形成過程並進而研究生命
參考書目
參考書目
J.S.Lewis﹐Chemistry of The Solar System﹐Scientific American﹐Vol.230﹐No.51﹐1974.
H.Alfven and G.Arrhenius﹐Evolution of the Solar System﹐NASA﹐Washington﹐1976
