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天体化学

十二月 30, 2023

天体化学（英語：astrochemistry），又稱天體化学[1]；天体化学研究宇宙中元素和分子的豐度，以及它们和辐射的交互作用；还研究星际间气体和尘埃间的相互作用，特别是分子气体云的形成、相互作用和毁灭。天体化学和天文学以及化学有相互交叉之处。天体化学的研究範圍包含了太陽系行星際物質和星際物質。而研究隕石等太陽系物質元素豐度和同位素比例的學科又被稱為「宇宙化學」；研究星系物質中原子和分子以及前述物質和輻射交互作用的學科有時候稱為「原子和分子天文物理學（英语：Atomic and molecular astrophysics）」。天文化學最主要研究星際分子雲的形成、組成成分、演化和最終結局，因為這些相關知識與太陽系如何形成有關聯。

许多年来，天文学家缺少星际间的化学知识，认为星际间只是黑暗，无物。1950至60年代出现射电天文学，开始有令人兴奋的发现；观察氢分子的21公分線显示星际间有丰富的氢、氦、碳、氮等的各种化合物。从空间的微波谱发现，有180种类型的碳，氮等分子的拼料。这些分子绕化学键转动时就产生能量。研究这些新发现的化合物可以为我们提供很有价值的科学信息：

  1. 这些分子（化合物）很有可能是生命的先驱；
  2. 由于宇宙间稀薄的气体性质使在地球上不能实现的化学反应在星际间能实现，进而令人认识新的反应过程[2]。

光譜學 编辑

在天文化學中，光譜是非常重要的一個實驗性工具；天文學家使用望遠鏡量測光線在不同環境下分子和原子產生的吸收線和發射線。天文化學家藉著比較天文觀測和實驗室量測的結果推測恆星和星際雲的元素豐度、化學組成和溫度。前述的研究得以進行是因為各種原子、離子和分子有各自的特徵光譜；即為各種特定波長的吸收和發射譜線，而這些譜線經常是在肉眼不可見的電磁波譜上。然而，對電磁輻射的量測有一定程度的侷限性，特定的電磁輻射波長（例如無線電波、紅外線、可見光、紫外線等）只能偵測到特定種類的物質，而這取決於不同種類分子的化學性質。星際甲醛（英语：Interstellar formaldehyde）是在星際物質中偵測到的第一種有機分子。

偵測星際中單獨化學物種的最有效技術也許是射电天文学，並以此法發現百餘種星際化學物種，其中包含自由基、離子，以及醇、酸、醛、酮類有机化合物。星際中最多的其中一種分子，也是最容易以無線電波偵測的為CO（一氧化碳，因為其強大的電偶極矩）。事實上，CO因為是星際中相當大量的分子，因此被用來標示出星際空間中分子分布區域[3]。電波天文觀測中最讓天文學家感興趣的分子或許是星際中的甘氨酸[4]，這是構造最簡單的一種胺基酸，但這項發現也引發了一些爭議[5]。這項發現引起爭議的其中一個原因是，雖然無線電波和其他方式（例如轉動光譜學（英语：Rotational spectroscopy））適合偵測有極大偶極矩的簡單化學物質，對其他較複雜分子並不敏感，甚至是例如胺基酸等相對較小分子。

此外，前述方式對於沒有偶極子的分子完全無法偵測。例如宇宙中至今最普遍的分子是H2（氫氣），但它並無偶極矩，因此無法被電波望遠鏡觀測到。再者，電波望遠鏡無法偵測非氣體狀態的物質。由於密集的分子雲溫度極低（10到50 K），分子雲內除了氫分子以外大多數種類分子都是冰凍的，即固態。因此這類分子必須使用其他波長的電磁波才能偵測到。氫很容易以紫外線和可見光觀測到其發射線與吸收線（參見氫原子光譜）。另外，大多數有機化合物的吸收和發射光譜波長範圍屬於紅外線；例如火星大氣層內的甲烷是以NASA設於夏威夷毛納基山天文台的口徑3公尺NASA紅外線望遠鏡（英语：NASA Infrared Telescope Facility）發現[6]。NASA還有操作裝載於飛機上的同溫層紅外線天文台和紅外線太空望遠鏡史匹哲太空望遠鏡。2012年6月的一篇論文則報告量測火星大氣層中氫和甲烷含量比例可以幫助確認火星上生命存在可能性[7][8]。科學家在該論文中指出：「...低H2/CH4比（低於40）代表生命可能存在和活躍」[7]。其他科學家近年則提出了在地外天體大氣層（英语：Extraterrestrial atmospheres）中偵測氫和甲烷的方式[9][10]。

紅外線天文學還發現星際物質包含一系列複雜的氣體碳化合物，即多環芳香烴（英文縮寫PAH或PAC）。這些分子主要是由組成稠環的多個探原子組成（無論中性或離子態），可能是星系中最常見的一類碳化合物。它們也是來自隕石、彗星、小行星的宇宙塵中最常見的碳化合物分子。PAH和胺基酸、核鹼基以及其他隕石中的化合物攜帶了在地球上非常罕見的氘以及碳、氮、氧的特定同位素，證明它們來自地球以外。PAH被認為形成於熱源周圍的環境，例如瀕死的富含碳紅巨星周圍。

紅外線天文學也可用來估算星際物質中固態物體的組成成分，其中包含矽酸鹽、富含碳的油母質類固體、水冰。這是因為和可見光會被固體顆粒散射或吸收所不同的是，紅外線可通過微小的星際分子之間空隙，但在過程中有特定波長的電磁波會被吸收，成為顆粒組成成分的特徵[11]。正如無線電天文學，紅外線天文學也有一定的限制，例如N2分子在無線電波或紅外線波段都難以被偵測到。

紅外線觀測已經確認在濃密星際雲中（雲中可減弱對分子為破壞性的紫外線輻射），微小顆粒周圍會有薄層的冰包覆，讓一些低溫化學反應得以發生。因為氫是至今宇宙中豐度最高的分子，這些冰的起始化學反應會由氫的化學性質決定。如果氫是原子，則氫原子可和氧、碳和氮原子反應，而產生水、甲烷和氨等「衰減」物質。但如果是氫分子則不會和其他原子發生反應，而是其他更重的原子之間發生反應或保持結合在一起，產生一氧化碳、二氧化碳、CN等。這些和各種分子混合的水冰會暴露在紫外線輻射和宇宙線下，會產生由輻射驅動的複雜化學反應[11]。天文學家已經在實驗室中進行前述物質光化學實驗中製造出了胺基酸[12]。星際和彗星中冰的相近性質（以及氣相化合物比較）已經被援引為星際和彗星化學之間有某種聯繫。這在某種程度上受到星尘号彗星探測器從彗星取得的樣本分析結果所支持，但分析結果中的礦物質也指出太陽星雲中高溫化學的貢獻程度讓人驚訝。

研究 编辑

 
在奥尔特分子云边界从原子的到分子的气体的转变[13]。

天文學家持續對星際和恆星周圍化學分子的形成和化學反應進行研究，而這些研究可能會對我們所認知的太陽系形成時分子雲內分子的了解有深遠影響。而彗星和小行星與富含碳的化學反應相關，並且隕石和星際物質塵埃每天落在地球表面的質量約1公噸。

星際和行星際的稀疏空間造成了一些不尋常的化學反應，因為對稱性禁阻反應在前述空間中除了最長時間尺度以外是無法發生的。因此，某些在地球上不能穩定存在的分子和分子離子在太空中有相當高的含量，例如H3+。天文化學和天体物理学、原子核物理学在判定恆星內發生的核反應、恆星演化的過程和判定恆星的「世代」上是相互交叉的部分。事實上，恆星中核反應會自然產生化學元素。當恆星的「世代」越晚，較晚形成的重元素在恆星內部含量越高。第一代恆星以氫作為核反應燃料，並產生氦。氫是宇宙中含量最高的元素，並且是核熔合產生其他元素的基本架構，而它的原子核內只有一個質子。重力將恆星物質向恆星中心聚集，使恆星中心有極高溫和高壓，核聚变因此得以進行。過程中原子核的結合產生的較重的元素，例如碳、氧和矽。在許多世代的恆星形成後會產生極重的元素，例如鐵和鉛。

2011年10月，科學家報告稱發現在宇宙塵中有複雜的有機物質（帶有芳香－脂肪族結構的無定形固體有機化合物），並且這些化合物可能是在天然環境中由恆星快速產生[14][15][16]。

2012年8月29日，一群哥本哈根大學的天文學家宣布首次在遙遠恆星系統中發現糖分子乙醇醛。該種分子發現於距離地球約400光年的原恆星聯星系統IRAS 16293-2422[17][18]。乙醇醛是形成功能類似DNA的RNA必需化學物質。這項發現顯示複雜有機分子可能在行星形成之前就在恆星系統周圍形成，最終在年輕行星的形成初期階段到達行星表面[19]。

2012年9月，NASA的科學家提出一篇報告，報告稱星際物質狀態下的多環芳香烴在經過氫化、氧合（英语：Oxygenate）和羟基化後會轉化為更複雜的有機化合物，即為分別朝向組成蛋白質和DNA的基礎材料胺基酸和核苷酸轉化[20][21]。此外，這些變化會造成星際物質中多環芳香烴的光譜特徵會逐漸消失，這或許可以解釋星際的冰（英语：Interstellar ice）和塵埃光譜觀測中甚少有多環芳香烴的原因，由其是在寒冷而濃密星際雲外層或原行星盤的高層分子層[20][21]。

2014年2月，NASA宣布成立追蹤宇宙中多環芳香烴(PAH)的改良光譜資料庫[22]。根據部分天文學家推測，宇宙中超過20%的碳可能和多環芳香烴相關，可能是生命形成的起始物質（英语：PAH world hypothesis）。多環芳香烴可能在大爆炸後短時間內形成並廣泛散布在宇宙中，並且和恆星與行星形成有關連[23]。

2014年8月11日，天文学家发表研究报告，通过首次使用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）射电望远镜进行研究，详细分析了在彗星C/2012 F6（Lemmon）（英语：C/2012 F6 (Lemmon)）和C/2012 S1（ISON）的彗髮中的HCN，HNC，H2CO和灰尘的分布[24][25]。

2015年7月，科学家报告说，在菲萊登陸器（Philae）首次接触67/P彗星表面时，COSAC和托勒密仪器的测量结果揭示有16种有机化合物，其中4种在彗星上首次被看见，包括乙酰胺、 丙酮、 异氰酸甲酯和丙醛[26][27][28]。

參見 编辑

参考文献 编辑

  1. ^ astrochemistry Merriam-Webster. merriam-webster.com. [2014-01-25]. （原始内容于2019-06-23）. 
  2. ^ Kuan Y.J.Charnley S.B."Interstellar glycine"APJ 593(2):848-867 Bibcode 2003 APJ 593-84k
  3. ^ CO_survey_aitoff.jpg (JPEG Image, 1428×714 pixels) - Scaled (98%). Harvard University. 18 Jan 2008 [18 Apr 2013]. （原始内容于2020-07-28）. 
  4. ^ Kuan YJ, Charnley SB, Huang HC; et al. Interstellar glycine. ApJ. 2003, 593 (2): 848–867. Bibcode:2003ApJ...593..848K. doi:10.1086/375637. 
  5. ^ Snyder LE, Lovas FJ, Hollis JM; et al. A rigorous attempt to verify interstellar glycine. ApJ. 2005, 619 (2): 914–930. Bibcode:2005ApJ...619..914S. arXiv:astro-ph/0410335  . doi:10.1086/426677. 
  6. ^ Mumma; Villanueva, GL; Novak, RE; Hewagama, T; Bonev, BP; Disanti, MA; Mandell, AM; Smith, MD; et al. Strong Release of Methane on Mars in Northern Summer 2003. Science. 2009, 323 (5917): 1041–5 [2014-04-29]. Bibcode:2009Sci...323.1041M. PMID 19150811. doi:10.1126/science.1165243. （原始内容于2009-02-28）. 
  7. ^ 7.0 7.1 Oze, Christopher; Jones, Camille; Goldsmith, Jonas I.; Rosenbauer, Robert J. Differentiating biotic from abiotic methane genesis in hydrothermally active planetary surfaces. PNAS. June 7, 2012, 109 (25): 9750–9754 [June 27, 2012]. Bibcode:2012PNAS..109.9750O. PMC 3382529  . PMID 22679287. doi:10.1073/pnas.1205223109. （原始内容于2017-11-29）. 
  8. ^ Staff. Mars Life Could Leave Traces in Red Planet's Air: Study. Space.com. June 25, 2012 [June 27, 2012]. （原始内容于2019-10-09）. 
  9. ^ Brogi, Matteo; Snellen, Ignas A. G.; De Kok, Remco J.; Albrecht, Simon; Birkby, Jayne; De Mooij, Ernest J. W. The signature of orbital motion from the dayside of the planet t Boötis b. Nature. June 28, 2012, 486 (7404): 502–504 [June 28, 2012]. Bibcode:2012Natur.486..502B. arXiv:1206.6109  . doi:10.1038/nature11161. （原始内容于2021-03-13）. 
  10. ^ Mann, Adam. New View of Exoplanets Will Aid Search for E.T.. Wired. June 27, 2012 [June 28, 2012]. （原始内容于2012-08-29）. 
  11. ^ 11.0 11.1 The Astrophysics & Astrochemistry Laboratory. NASA Ames Research Center. 10 Sep 2013 [18 Apr 2014]. [永久失效連結]
  12. ^ Astrobiology: Photochemistry on ice. Macmillan Publishers Ltd. 28 Mar 2002 [18 Apr 2014]. （原始内容于2016-03-05）. 
  13. ^ . www.eso.org. [15 August 2016]. （原始内容存档于2016-08-16）. 
  14. ^ Chow, Denise. Discovery: Cosmic Dust Contains Organic Matter from Stars. Space.com. 26 October 2011 [2011-10-26]. （原始内容于2016-02-01）. 
  15. ^ ScienceDaily Staff. Astronomers Discover Complex Organic Matter Exists Throughout the Universe. ScienceDaily. 26 October 2011 [2011-10-27]. （原始内容于2016-01-08）. 
  16. ^ Kwok, Sun; Zhang, Yong. Mixed aromatic–aliphatic organic nanoparticles as carriers of unidentified infrared emission features. Nature. 26 October 2011, 479 (7371): 80–3. Bibcode:2011Natur.479...80K. PMID 22031328. doi:10.1038/nature10542. 
  17. ^ Than, Ker. Sugar Found In Space. National Geographic. August 29, 2012 [August 31, 2012]. （原始内容于2015-07-14）. 
  18. ^ Staff. Sweet! Astronomers spot sugar molecule near star. AP News. August 29, 2012 [August 31, 2012]. （原始内容于2015-07-14）. 
  19. ^ Jørgensen, J. K.; Favre, C.; Bisschop, S.; Bourke, T.; Dishoeck, E.; Schmalzl, M. Detection of the simplest sugar, glycolaldehyde, in a solar-type protostar with ALMA (PDF). The Astrophysical Journal Letters. eprint. 2012, 757: L4 [2014-04-29]. Bibcode:2012ApJ...757L...4J. doi:10.1088/2041-8205/757/1/L4. （原始内容 (PDF)于2015-09-24）. 
  20. ^ 20.0 20.1 Staff. NASA Cooks Up Icy Organics to Mimic Life's Origins. Space.com. September 20, 2012 [September 22, 2012]. （原始内容于2015-06-25）. 
  21. ^ 21.0 21.1 Gudipati, Murthy S.; Yang, Rui. In-Situ Probing Of Radiation-Induced Processing Of Organics In Astrophysical Ice Analogs—Novel Laser Desorption Laser Ionization Time-Of-Flight Mass Spectroscopic Studies. The Astrophysical Journal Letters. September 1, 2012, 756 (1): L24 [September 22, 2012]. Bibcode:2012ApJ...756L..24G. doi:10.1088/2041-8205/756/1/L24. （原始内容于2020-05-11）. 
  22. ^ . The Astrophysics & Astrochemistry Laboratory, NASA-Ames. 29 Oct 2013 [18 Apr 2014]. （原始内容存档于2014-04-16）. 
  23. ^ Hoover, Rachel. Need to Track Organic Nano-Particles Across the Universe? NASA's Got an App for That. NASA. February 21, 2014 [February 22, 2014]. （原始内容于2020-05-10）. 
  24. ^ Zubritsky, Elizabeth; Neal-Jones, Nancy. RELEASE 14-038 - NASA’s 3-D Study of Comets Reveals Chemical Factory at Work. NASA. August 11, 2014 [August 12, 2014]. （原始内容于2019-03-28）. 
  25. ^ Cordiner, M.A.; et al. Mapping the Release of Volatiles in the Inner Comae of Comets C/2012 F6 (Lemmon) and C/2012 S1 (ISON) Using the Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array. The Astrophysical Journal. August 11, 2014, 792 (1): L2 [August 12, 2014]. Bibcode:2014ApJ...792L...2C. arXiv:1408.2458  . doi:10.1088/2041-8205/792/1/L2. （原始内容于2020-03-01）. 
  26. ^ Jordans, Frank. . The Washington Post. Associated Press. July 30, 2015 [July 30, 2015]. （原始内容存档于2019-10-07）. 
  27. ^ Science on the Surface of a Comet. European Space Agency. July 30, 2015 [July 30, 2015]. （原始内容于2019-08-20）. 
  28. ^ Bibring, J.-P.; Taylor, M.G.G.T.; Alexander, C.; Auster, U.; Biele, J.; Finzi, A. Ercoli; Goesmann, F.; Klingehoefer, G.; Kofman, W.; Mottola, S.; Seidenstiker, K.J.; Spohn, T.; Wright, I. Philae's First Days on the Comet - Introduction to Special Issue. Science. July 31, 2015, 349 (6247): 493 [July 30, 2015]. Bibcode:2015Sci...349..493B. doi:10.1126/science.aac5116. （原始内容于2016-01-11）. 

外部連結 编辑

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天体化学, 英語, astrochemistry, 又稱天體化学, 研究宇宙中元素和分子的豐度, 以及它们和辐射的交互作用, 还研究星际间气体和尘埃间的相互作用, 特别是分子气体云的形成, 相互作用和毁灭, 和天文学以及化学有相互交叉之处, 的研究範圍包含了太陽系行星際物質和星際物質, 而研究隕石等太陽系物質元素豐度和同位素比例的學科又被稱為, 宇宙化學, 研究星系物質中原子和分子以及前述物質和輻射交互作用的學科有時候稱為, 原子和分子天文物理學, 英语, atomic, molecular, astrophysi. 天体化学 英語 astrochemistry 又稱天體化学 1 天体化学研究宇宙中元素和分子的豐度 以及它们和辐射的交互作用 还研究星际间气体和尘埃间的相互作用 特别是分子气体云的形成 相互作用和毁灭 天体化学和天文学以及化学有相互交叉之处 天体化学的研究範圍包含了太陽系行星際物質和星際物質 而研究隕石等太陽系物質元素豐度和同位素比例的學科又被稱為 宇宙化學 研究星系物質中原子和分子以及前述物質和輻射交互作用的學科有時候稱為 原子和分子天文物理學 英语 Atomic and molecular astrophysics 天文化學最主要研究星際分子雲的形成 組成成分 演化和最終結局 因為這些相關知識與太陽系如何形成有關聯 许多年来 天文学家缺少星际间的化学知识 认为星际间只是黑暗 无物 1950至60年代出现射电天文学 开始有令人兴奋的发现 观察氢分子的21公分線显示星际间有丰富的氢 氦 碳 氮等的各种化合物 从空间的微波谱发现 有180种类型的碳 氮等分子的拼料 这些分子绕化学键转动时就产生能量 研究这些新发现的化合物可以为我们提供很有价值的科学信息 这些分子 化合物 很有可能是生命的先驱 由于宇宙间稀薄的气体性质使在地球上不能实现的化学反应在星际间能实现 进而令人认识新的反应过程 2 目录 1 光譜學 2 研究 3 參見 4 参考文献 5 外部連結光譜學 编辑在天文化學中 光譜是非常重要的一個實驗性工具 天文學家使用望遠鏡量測光線在不同環境下分子和原子產生的吸收線和發射線 天文化學家藉著比較天文觀測和實驗室量測的結果推測恆星和星際雲的元素豐度 化學組成和溫度 前述的研究得以進行是因為各種原子 離子和分子有各自的特徵光譜 即為各種特定波長的吸收和發射譜線 而這些譜線經常是在肉眼不可見的電磁波譜上 然而 對電磁輻射的量測有一定程度的侷限性 特定的電磁輻射波長 例如無線電波 紅外線 可見光 紫外線等 只能偵測到特定種類的物質 而這取決於不同種類分子的化學性質 星際甲醛 英语 Interstellar formaldehyde 是在星際物質中偵測到的第一種有機分子 偵測星際中單獨化學物種的最有效技術也許是射电天文学 並以此法發現百餘種星際化學物種 其中包含自由基 離子 以及醇 酸 醛 酮類有机化合物 星際中最多的其中一種分子 也是最容易以無線電波偵測的為CO 一氧化碳 因為其強大的電偶極矩 事實上 CO因為是星際中相當大量的分子 因此被用來標示出星際空間中分子分布區域 3 電波天文觀測中最讓天文學家感興趣的分子或許是星際中的甘氨酸 4 這是構造最簡單的一種胺基酸 但這項發現也引發了一些爭議 5 這項發現引起爭議的其中一個原因是 雖然無線電波和其他方式 例如轉動光譜學 英语 Rotational spectroscopy 適合偵測有極大偶極矩的簡單化學物質 對其他較複雜分子並不敏感 甚至是例如胺基酸等相對較小分子 此外 前述方式對於沒有偶極子的分子完全無法偵測 例如宇宙中至今最普遍的分子是H2 氫氣 但它並無偶極矩 因此無法被電波望遠鏡觀測到 再者 電波望遠鏡無法偵測非氣體狀態的物質 由於密集的分子雲溫度極低 10到50 K 分子雲內除了氫分子以外大多數種類分子都是冰凍的 即固態 因此這類分子必須使用其他波長的電磁波才能偵測到 氫很容易以紫外線和可見光觀測到其發射線與吸收線 參見氫原子光譜 另外 大多數有機化合物的吸收和發射光譜波長範圍屬於紅外線 例如火星大氣層內的甲烷是以NASA設於夏威夷毛納基山天文台的口徑3公尺NASA紅外線望遠鏡 英语 NASA Infrared Telescope Facility 發現 6 NASA還有操作裝載於飛機上的同溫層紅外線天文台和紅外線太空望遠鏡史匹哲太空望遠鏡 2012年6月的一篇論文則報告量測火星大氣層中氫和甲烷含量比例可以幫助確認火星上生命存在可能性 7 8 科學家在該論文中指出 低H2 CH4比 低於40 代表生命可能存在和活躍 7 其他科學家近年則提出了在地外天體大氣層 英语 Extraterrestrial atmospheres 中偵測氫和甲烷的方式 9 10 紅外線天文學還發現星際物質包含一系列複雜的氣體碳化合物 即多環芳香烴 英文縮寫PAH或PAC 這些分子主要是由組成稠環的多個探原子組成 無論中性或離子態 可能是星系中最常見的一類碳化合物 它們也是來自隕石 彗星 小行星的宇宙塵中最常見的碳化合物分子 PAH和胺基酸 核鹼基以及其他隕石中的化合物攜帶了在地球上非常罕見的氘以及碳 氮 氧的特定同位素 證明它們來自地球以外 PAH被認為形成於熱源周圍的環境 例如瀕死的富含碳紅巨星周圍 紅外線天文學也可用來估算星際物質中固態物體的組成成分 其中包含矽酸鹽 富含碳的油母質類固體 水冰 這是因為和可見光會被固體顆粒散射或吸收所不同的是 紅外線可通過微小的星際分子之間空隙 但在過程中有特定波長的電磁波會被吸收 成為顆粒組成成分的特徵 11 正如無線電天文學 紅外線天文學也有一定的限制 例如N2分子在無線電波或紅外線波段都難以被偵測到 紅外線觀測已經確認在濃密星際雲中 雲中可減弱對分子為破壞性的紫外線輻射 微小顆粒周圍會有薄層的冰包覆 讓一些低溫化學反應得以發生 因為氫是至今宇宙中豐度最高的分子 這些冰的起始化學反應會由氫的化學性質決定 如果氫是原子 則氫原子可和氧 碳和氮原子反應 而產生水 甲烷和氨等 衰減 物質 但如果是氫分子則不會和其他原子發生反應 而是其他更重的原子之間發生反應或保持結合在一起 產生一氧化碳 二氧化碳 CN等 這些和各種分子混合的水冰會暴露在紫外線輻射和宇宙線下 會產生由輻射驅動的複雜化學反應 11 天文學家已經在實驗室中進行前述物質光化學實驗中製造出了胺基酸 12 星際和彗星中冰的相近性質 以及氣相化合物比較 已經被援引為星際和彗星化學之間有某種聯繫 這在某種程度上受到星尘号彗星探測器從彗星取得的樣本分析結果所支持 但分析結果中的礦物質也指出太陽星雲中高溫化學的貢獻程度讓人驚訝 研究 编辑 nbsp 在奥尔特分子云边界从原子的到分子的气体的转变 13 天文學家持續對星際和恆星周圍化學分子的形成和化學反應進行研究 而這些研究可能會對我們所認知的太陽系形成時分子雲內分子的了解有深遠影響 而彗星和小行星與富含碳的化學反應相關 並且隕石和星際物質塵埃每天落在地球表面的質量約1公噸 星際和行星際的稀疏空間造成了一些不尋常的化學反應 因為對稱性禁阻反應在前述空間中除了最長時間尺度以外是無法發生的 因此 某些在地球上不能穩定存在的分子和分子離子在太空中有相當高的含量 例如H3 天文化學和天体物理学 原子核物理学在判定恆星內發生的核反應 恆星演化的過程和判定恆星的 世代 上是相互交叉的部分 事實上 恆星中核反應會自然產生化學元素 當恆星的 世代 越晚 較晚形成的重元素在恆星內部含量越高 第一代恆星以氫作為核反應燃料 並產生氦 氫是宇宙中含量最高的元素 並且是核熔合產生其他元素的基本架構 而它的原子核內只有一個質子 重力將恆星物質向恆星中心聚集 使恆星中心有極高溫和高壓 核聚变因此得以進行 過程中原子核的結合產生的較重的元素 例如碳 氧和矽 在許多世代的恆星形成後會產生極重的元素 例如鐵和鉛 2011年10月 科學家報告稱發現在宇宙塵中有複雜的有機物質 帶有芳香 脂肪族結構的無定形固體有機化合物 並且這些化合物可能是在天然環境中由恆星快速產生 14 15 16 2012年8月29日 一群哥本哈根大學的天文學家宣布首次在遙遠恆星系統中發現糖分子乙醇醛 該種分子發現於距離地球約400光年的原恆星聯星系統IRAS 16293 2422 17 18 乙醇醛是形成功能類似DNA的RNA必需化學物質 這項發現顯示複雜有機分子可能在行星形成之前就在恆星系統周圍形成 最終在年輕行星的形成初期階段到達行星表面 19 2012年9月 NASA的科學家提出一篇報告 報告稱星際物質狀態下的多環芳香烴在經過氫化 氧合 英语 Oxygenate 和羟基化後會轉化為更複雜的有機化合物 即為分別朝向組成蛋白質和DNA的基礎材料胺基酸和核苷酸轉化 20 21 此外 這些變化會造成星際物質中多環芳香烴的光譜特徵會逐漸消失 這或許可以解釋星際的冰 英语 Interstellar ice 和塵埃光譜觀測中甚少有多環芳香烴的原因 由其是在寒冷而濃密星際雲外層或原行星盤的高層分子層 20 21 2014年2月 NASA宣布成立追蹤宇宙中多環芳香烴 PAH 的改良光譜資料庫 22 根據部分天文學家推測 宇宙中超過20 的碳可能和多環芳香烴相關 可能是生命形成的起始物質 英语 PAH world hypothesis 多環芳香烴可能在大爆炸後短時間內形成並廣泛散布在宇宙中 並且和恆星與行星形成有關連 23 2014年8月11日 天文学家发表研究报告 通过首次使用阿塔卡马大型毫米波 亚毫米波阵列 ALMA 射电望远镜进行研究 详细分析了在彗星C 2012 F6 Lemmon 英语 C 2012 F6 Lemmon 和C 2012 S1 ISON 的彗髮中的HCN HNC H2CO和灰尘的分布 24 25 2015年7月 科学家报告说 在菲萊登陸器 Philae 首次接触67 P彗星表面时 COSAC和托勒密仪器的测量结果揭示有16种有机化合物 其中4种在彗星上首次被看见 包括乙酰胺 丙酮 异氰酸甲酯和丙醛 26 27 28 參見 编辑 nbsp 化学主题 天体物理学 星際物質 星際分子列表 原子和分子天文物理學 英语 Atomic and molecular astrophysics 核宇宙編年學参考文献 编辑 astrochemistry Merriam Webster merriam webster com 2014 01 25 原始内容存档于2019 06 23 Kuan Y J Charnley S B Interstellar glycine APJ 593 2 848 867 Bibcode 2003 APJ 593 84k CO survey aitoff jpg JPEG Image 1428 714 pixels Scaled 98 Harvard University 18 Jan 2008 18 Apr 2013 原始内容存档于2020 07 28 Kuan YJ Charnley SB Huang HC et al Interstellar glycine ApJ 2003 593 2 848 867 Bibcode 2003ApJ 593 848K doi 10 1086 375637 引文格式1维护 显式使用等标签 link Snyder LE Lovas FJ Hollis JM et al A rigorous attempt to verify interstellar glycine ApJ 2005 619 2 914 930 Bibcode 2005ApJ 619 914S arXiv astro ph 0410335 nbsp doi 10 1086 426677 引文格式1维护 显式使用等标签 link Mumma Villanueva GL Novak RE Hewagama T Bonev BP Disanti MA Mandell AM Smith MD et al Strong Release of Methane on Mars in Northern Summer 2003 Science 2009 323 5917 1041 5 2014 04 29 Bibcode 2009Sci 323 1041M PMID 19150811 doi 10 1126 science 1165243 原始内容存档于2009 02 28 引文格式1维护 显式使用等标签 link 7 0 7 1 Oze Christopher Jones Camille Goldsmith Jonas I Rosenbauer Robert J Differentiating biotic from abiotic methane genesis in hydrothermally active planetary surfaces PNAS June 7 2012 109 25 9750 9754 June 27 2012 Bibcode 2012PNAS 109 9750O PMC 3382529 nbsp PMID 22679287 doi 10 1073 pnas 1205223109 原始内容存档于2017 11 29 Staff Mars Life Could Leave Traces in Red Planet s Air Study Space com June 25 2012 June 27 2012 原始内容存档于2019 10 09 Brogi Matteo Snellen Ignas A G De Kok Remco J Albrecht Simon Birkby Jayne De Mooij Ernest J W The signature of orbital motion from the dayside of the planet t Bootis b Nature June 28 2012 486 7404 502 504 June 28 2012 Bibcode 2012Natur 486 502B arXiv 1206 6109 nbsp doi 10 1038 nature11161 原始内容存档于2021 03 13 Mann Adam New View of Exoplanets Will Aid Search for E T Wired June 27 2012 June 28 2012 原始内容存档于2012 08 29 11 0 11 1 The Astrophysics amp Astrochemistry Laboratory NASA Ames Research Center 10 Sep 2013 18 Apr 2014 永久失效連結 Astrobiology Photochemistry on ice Macmillan Publishers Ltd 28 Mar 2002 18 Apr 2014 原始内容存档于2016 03 05 Turbulent border www eso org 15 August 2016 原始内容存档于2016 08 16 Chow Denise Discovery Cosmic Dust Contains Organic Matter from Stars Space com 26 October 2011 2011 10 26 原始内容存档于2016 02 01 ScienceDaily Staff Astronomers Discover Complex Organic Matter Exists Throughout the Universe ScienceDaily 26 October 2011 2011 10 27 原始内容存档于2016 01 08 Kwok Sun Zhang Yong Mixed aromatic aliphatic organic nanoparticles as carriers of unidentified infrared emission features Nature 26 October 2011 479 7371 80 3 Bibcode 2011Natur 479 80K PMID 22031328 doi 10 1038 nature10542 Than Ker Sugar Found In Space National Geographic August 29 2012 August 31 2012 原始内容存档于2015 07 14 Staff Sweet Astronomers spot sugar molecule near star AP News August 29 2012 August 31 2012 原始内容存档于2015 07 14 Jorgensen J K Favre C Bisschop S Bourke T Dishoeck E Schmalzl M Detection of the simplest sugar glycolaldehyde in a solar type protostar with ALMA PDF The Astrophysical Journal Letters eprint 2012 757 L4 2014 04 29 Bibcode 2012ApJ 757L 4J doi 10 1088 2041 8205 757 1 L4 原始内容存档 PDF 于2015 09 24 20 0 20 1 Staff NASA Cooks Up Icy Organics to Mimic Life s Origins Space com September 20 2012 September 22 2012 原始内容存档于2015 06 25 21 0 21 1 Gudipati Murthy S Yang Rui In Situ Probing Of Radiation Induced Processing Of Organics In Astrophysical Ice Analogs Novel Laser Desorption Laser Ionization Time Of Flight Mass Spectroscopic Studies The Astrophysical Journal Letters September 1 2012 756 1 L24 September 22 2012 Bibcode 2012ApJ 756L 24G doi 10 1088 2041 8205 756 1 L24 原始内容存档于2020 05 11 NASA Ames PAH IR Spectroscopic Database The Astrophysics amp Astrochemistry Laboratory NASA Ames 29 Oct 2013 18 Apr 2014 原始内容存档于2014 04 16 Hoover Rachel Need to Track Organic Nano Particles Across the Universe NASA s Got an App for That NASA February 21 2014 February 22 2014 原始内容存档于2020 05 10 Zubritsky Elizabeth Neal Jones Nancy RELEASE 14 038 NASA s 3 D Study of Comets Reveals Chemical Factory at Work NASA August 11 2014 August 12 2014 原始内容存档于2019 03 28 Cordiner M A et al Mapping the Release of Volatiles in the Inner Comae of Comets C 2012 F6 Lemmon and C 2012 S1 ISON Using the Atacama Large Millimeter Submillimeter Array The Astrophysical Journal August 11 2014 792 1 L2 August 12 2014 Bibcode 2014ApJ 792L 2C arXiv 1408 2458 nbsp doi 10 1088 2041 8205 792 1 L2 原始内容存档于2020 03 01 Jordans Frank Philae probe finds evidence that comets can be cosmic labs The Washington Post Associated Press July 30 2015 July 30 2015 原始内容存档于2019 10 07 Science on the Surface of a Comet European Space Agency July 30 2015 July 30 2015 原始内容存档于2019 08 20 Bibring J P Taylor M G G T Alexander C Auster U Biele J Finzi A Ercoli Goesmann F Klingehoefer G Kofman W Mottola S Seidenstiker K J Spohn T Wright I Philae s First Days on the Comet Introduction to Special Issue Science July 31 2015 349 6247 493 July 30 2015 Bibcode 2015Sci 349 493B doi 10 1126 science aac5116 原始内容存档于2016 01 11 外部連結 编辑維基學院中的相關研究或學習資源 天体化学Astrochemistry division of the International Astronomical Union The University of Arizona Astrochemistry Group Astrophysics amp Astrochemistry at Astrochemistry eu The Astrochemistry Lab at NASA Ames Research Center The Astrochemistry Lab at NASA Goddard Space Flight Center The University of Leiden Laboratory for Astrophysics The astrochemist Resources for Astrochemists amp Interested Bystanders 取自 https zh wikipedia org w index php title 天体化学 amp oldid 70665087, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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