天體化學(xué)

天體化學(xué)是研究天體和其他宇宙物質(zhì)的化學(xué)成分和過程的學(xué)科。元素和核素的起源、空間分布及其隨時(shí)間的演化，地外物質(zhì)與地球的相互作用及其影響也是天體化學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。天體化學(xué)是地球化學(xué)和地球科學(xué)的一個(gè)分支、空間科學(xué)和天文學(xué)之間的分界線。

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1833年，瑞典化學(xué)家j.J.貝瑟利烏斯首先分析了隕石的化學(xué)成分。1858年R.W.本生和G.R.基爾霍夫開始通過光譜分析研究太陽(yáng)光譜和隕石的化學(xué)成分，開創(chuàng)了恒星和其他地外物質(zhì)的化學(xué)成分和化學(xué)演化的研究，誕生了天體化學(xué)。1917年W.D.哈金斯合成了318塊鐵隕石和125塊石隕石的化學(xué)成分，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)的7種元素豐度占98.6%提出了元素豐度的偶數(shù)定律。1930年I.諾達(dá)克－塔克和W.諾達(dá)克根據(jù)大量的隕石化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)，提出了元素的宇宙豐度。1937年V.M.戈德施密特，1956年h.E.修斯和H.C.尤里先后提出了元素和核素的宇宙豐度。

自20世紀(jì)50年代以來(lái)，前蘇聯(lián)和美國(guó)先后發(fā)射了一系列裝有各種探測(cè)設(shè)備的太空探測(cè)器，以分析地球的組成高層大氣、密度等都是經(jīng)過精密測(cè)量的；對(duì)水星、金星、火星、木星、土星及其衛(wèi)星的大氣結(jié)構(gòu)和成分，行星表面的礦物成分和化學(xué)成分，行星表面撞擊坑的分布、大小、密度、相對(duì)年齡和形成歷史，行星地層分布和相對(duì)年齡，行星地質(zhì)結(jié)構(gòu)和熱歷史，以及行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都得到了廣泛的探索；行星際空間的溫度、磁場(chǎng)、銀河宇宙射線和太陽(yáng)風(fēng)的通量、還測(cè)量了能譜和成分；彗星和流星的化學(xué)成分、探測(cè)了空間宇宙塵埃的成分和侵蝕特征，獲得了大量系統(tǒng)的科學(xué)數(shù)據(jù)，促進(jìn)了天體化學(xué)的發(fā)展。

對(duì)世界各地采集的2500多塊隕石和南極采集的 11萬(wàn)多塊隕石進(jìn)行多學(xué)科綜合研究，是元素豐度和來(lái)源的基礎(chǔ)、太陽(yáng)系的起源和演化、宇宙線的時(shí)空變化、生命早期的化學(xué)進(jìn)化和地外物質(zhì)對(duì)地球的撞擊造成了環(huán)境大災(zāi)難和生物滅絕，提供了新的科學(xué)論據(jù)。

自1969年“阿波羅”自嫦娥十一號(hào)登月計(jì)劃實(shí)施以來(lái)，9次登月共取回超過 380公斤的月球巖石樣品。使人們了解月壤和月巖的礦物成分、化學(xué)成分、巖漿活動(dòng)、對(duì)地月系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和起源增加了許多新的認(rèn)識(shí)；月球地形圖、地層柱狀圖、地質(zhì)圖和構(gòu)造圖的編制不僅使月球的地質(zhì)演化歷史更加清晰，而且為比較行星學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

天體化學(xué)的研究方法主要包括以下三個(gè)方面：①天體樣品的實(shí)驗(yàn)室研究。對(duì)于自然墜落或人工獲得的天體樣品（隕石、宇宙塵、彗星塵和月巖等）進(jìn)行礦物學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)觀察、分析和測(cè)試，提供材料成分、物理性質(zhì)、關(guān)于同位素年齡形成和演化的信息。②空間探測(cè)器的臨近空間探測(cè)。利用搭載各種觀測(cè)和測(cè)試儀器的空間探測(cè)器，我們可以飛近天體進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)試，獲取天體的大氣、磁場(chǎng)、地貌、巖石類型與分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。③空間探測(cè)器著陸探測(cè)。使用載人或無(wú)人太空探測(cè)器在天體表面著陸，并取樣實(shí)地探測(cè)大氣、表土、巖石的物理性質(zhì)和成分，以及天體的熱流都是用各種地球物理方法測(cè)量的、磁場(chǎng)特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

空間科技天文學(xué)的發(fā)展、地球科學(xué)、生物學(xué)的有機(jī)結(jié)合將推動(dòng)天體化學(xué)向更大的時(shí)空尺度和更深的物質(zhì)層面發(fā)展。除了對(duì)自然降落在地表的天體進(jìn)行仔細(xì)研究外，太空探測(cè)器將被充分用于研究行星及其衛(wèi)星、小行星、太陽(yáng)系空間的彗星等天體更加系統(tǒng)深入“就地”研究或?qū)悠穾Щ氐孛孢M(jìn)行詳細(xì)研究。探索太陽(yáng)系外層空間，為天體化學(xué)的發(fā)展開辟了更廣闊的領(lǐng)域和前景。天體化學(xué)的發(fā)展將促進(jìn)人們從整體上更深入地了解地球的形成和演化。