космохимия
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Космохимик )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Метеориты часто изучаются как часть космохимии.

Космохимия (от греческого κόσμος kósmos , «вселенная» и χημεία khemeía ) или химическая космология — это изучение химического состава материи во Вселенной и процессов, которые привели к этому составу. [1] Это делается в первую очередь за счет изучения химического состава метеоритов и других физических образцов. Учитывая, что астероидные родительские тела метеоритов были одними из первых твердых материалов, сконденсировавшихся из ранней солнечной туманности, космохимики обычно, но не исключительно, озабочены объектами, содержащимися в Солнечной системе .

История

В 1938 году швейцарский минералог Виктор Гольдшмидт и его коллеги составили список того, что они назвали «космическим изобилием», на основе анализа нескольких земных и метеоритных образцов. [2] Гольдшмидт обосновал включение данных о составе метеоритов в свою таблицу тем, что земные породы подверглись значительному химическому изменению из-за процессов, присущих Земле и атмосфере. Это означало, что изучение исключительно земных пород не даст точной общей картины химического состава космоса. Поэтому Гольдшмидт пришел к выводу, что внеземной материал также должен быть включен для получения более точных и надежных данных. Это исследование считается основой современной космохимии. [1]

В 1950-х и 1960-х годах космохимия стала более признанной наукой. Гарольд Юри , которого многие считают одним из отцов космохимии, [1] занимался исследованиями, которые в конечном итоге привели к пониманию происхождения элементов и химического состава звезд. В 1956 году Юри и его коллега, немецкий ученый Ганс Зюсс , опубликовали первую таблицу космического содержания, включающую изотопы на основе анализа метеоритов. [3]

Постоянное совершенствование аналитического оборудования на протяжении 1960-х годов, особенно масс-спектрометрии , позволило космохимикам проводить подробный анализ содержания изотопов элементов в метеоритах. в 1960 г. Джон Рейнольдс путем анализа короткоживущих нуклидов в метеоритах определил, что элементы Солнечной системы образовались раньше, чем сама Солнечная система [4] , что стало началом установления временной шкалы процессов ранней Солнечной системы.

Метеориты

Метеориты — один из важнейших инструментов космохимиков для изучения химической природы Солнечной системы. Многие метеориты происходят из материала, столь же древнего, как и сама Солнечная система, и, таким образом, предоставляют ученым информацию о ранней солнечной туманности . [1] Углистые хондриты особенно примитивны; то есть они сохранили многие из своих химических свойств с момента своего образования 4,56 миллиарда лет назад [5] и поэтому находятся в центре внимания космохимических исследований.

Самые примитивные метеориты также содержат небольшое количество материала (<0,1%), который теперь признан досолнечным зерном.которые старше, чем сама Солнечная система, и которые произошли непосредственно от остатков отдельных сверхновых, которые поставляли пыль, из которой сформировалась Солнечная система. Эти зерна узнаваемы по их экзотическому химическому составу, чуждому Солнечной системе (например, матрицы из графита, алмаза или карбида кремния). Они также часто имеют соотношение изотопов, которое не соответствует соотношению остальных частей Солнечной системы (в частности, Солнца) и которые отличаются друг от друга, что указывает на источники в ряде различных взрывов сверхновых. Метеориты также могут содержать зерна межзвездной пыли, которые собрались из негазообразных элементов в межзвездной среде, как один из типов составной космической пыли («звездная пыль») [1] .

Недавние открытия НАСА , основанные на исследованиях метеоритов , найденных на Земле , предполагают, что компоненты ДНК и РНК ( аденин , гуанин и родственные им органические молекулы ), строительные блоки для жизни, какой мы ее знаем, могут быть сформированы внеземно в космическом пространстве . [6] [7] [8]

Кометы

30 июля 2015 года ученые сообщили, что после первого приземления посадочного модуля Philae на поверхность кометы 67/P измерения с помощью приборов COSAC и Ptolemy выявили шестнадцать органических соединений , четыре из которых были впервые обнаружены на комете. включая ацетамид , ацетон , метилизоцианат и пропиональдегид . [9] [10] [11]

Исследовательская работа

Смотрите также: Список молекул в межзвездном пространстве

В 2004 г. ученые сообщили [12] об обнаружении спектральных сигнатур антрацена и пирена в ультрафиолетовом свете , излучаемом туманностью Красный Прямоугольник (других подобных сложных молекул ранее в космосе не находили). Это открытие считалось подтверждением гипотезы о том, что по мере того, как туманности того же типа, что и Красный Прямоугольник, приближаются к концу своей жизни, конвекционные потоки заставляют углерод и водород в ядре туманностей попадать в звездные ветры и излучаться наружу. [13] По мере охлаждения атомы предположительно связываются друг с другом различными способами и в конечном итоге образуют частицы из миллиона или более атомов. Ученые сделали вывод[12] что, поскольку они обнаружили полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые, возможно, были жизненно важны для формирования ранней жизни на Земле, в туманности, по необходимости они должны были возникнуть в туманностях. [13]

В августе 2009 года ученые НАСА впервые идентифицировали один из фундаментальных химических строительных блоков жизни (аминокислоту глицин ) в комете. [14]

В 2010 году в туманностях были обнаружены фуллерены (или « бакиболы »). [15] Фуллерены причастны к происхождению жизни; по словам астронома Летиции Стангеллини, «Возможно, бакиболы из космоса дали семена для жизни на Земле». [16]

В августе 2011 года результаты НАСА , основанные на исследованиях метеоритов , найденных на Земле, предполагают, что компоненты ДНК и РНК ( аденин , гуанин и родственные органические молекулы ), строительные блоки для жизни, какой мы ее знаем, могут быть сформированы внеземно в космическом пространстве . [6] [7] [8]

В октябре 2011 года ученые сообщили, что космическая пыль содержит сложные органические вещества («аморфные органические твердые вещества со смешанной ароматической и алифатической структурой »), которые могут быть естественным образом и быстро созданы звездами . [17] [18] [19]

29 августа 2012 года астрономы Копенгагенского университета сообщили об обнаружении специфической молекулы сахара, гликолевого альдегида , в далекой звездной системе. Молекула была обнаружена вокруг протозвездной двойной системы IRAS 16293-2422 , которая находится в 400 световых годах от Земли. [20] [21] Гликолевый альдегид необходим для образования рибонуклеиновой кислоты или РНК , функции которой сходны с ДНК . Это открытие предполагает, что сложные органические молекулы могут образовываться в звездных системах до образования планет и в конечном итоге прибывать на молодые планеты в самом начале их формирования. [22]

В сентябре 2012 года ученые НАСА сообщили, что полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) , находящиеся в условиях межзвездной среды (МСМ) , трансформируются посредством гидрирования , оксигенации и гидроксилирования в более сложные органические соединения — «шаг на пути к аминокислотам и нуклеотидам ». , сырье белков и ДНК соответственно». [23] [24] Далее, в результате этих превращений ПАУ теряют свою спектроскопическую сигнатуру .что может быть одной из причин «отсутствия обнаружения ПАУ в межзвездных ледяных зернах , особенно во внешних областях холодных, плотных облаков или верхних молекулярных слоях протопланетных дисков ». [23] [24]

В 2013 году Большой миллиметровый массив Atacama (проект ALMA) подтвердил, что исследователи обнаружили важную пару пребиотических молекул в ледяных частицах в межзвездном пространстве (ISM). Химические вещества, обнаруженные в гигантском газовом облаке примерно в 25 000 световых лет от Земли в ISM, могут быть предшественниками ключевого компонента ДНК, а другие могут играть роль в формировании важной аминокислоты . Исследователи обнаружили молекулу под названием цианометанимин, которая производит аденин , одно из четырех азотистых оснований , образующих «ступени» в лестничной структуре ДНК. Другая молекула, называемая этанамин , как полагают, играет роль в формировании аланина ., одна из двадцати аминокислот в генетическом коде. Раньше ученые думали, что такие процессы происходят в очень разреженном газе между звездами. Однако новые открытия предполагают, что последовательности химического образования этих молекул происходили не в газе, а на поверхности ледяных зерен в межзвездном пространстве. [25] Ученый НАСА ALMA Энтони Ремиджан заявил, что обнаружение этих молекул в межзвездном газовом облаке означает, что важные строительные блоки для ДНК и аминокислот могут «засеять» новообразованные планеты химическими предшественниками жизни. [26]

В январе 2014 года НАСА сообщило, что текущие исследования на планете Марс марсоходами Curiosity и Opportunity теперь будут направлены на поиск свидетельств древней жизни, включая биосферу , основанную на автотрофных , хемотрофных и/или хемолитоавтотрофных микроорганизмах , а также древнюю воду, в том числе речно-озерные среды ( равнины , связанные с древними реками или озерами), которые могли быть обитаемыми . [27] [28] [29] [30] Поиск доказательствобитаемость , тафономия (связанная с окаменелостями ) и органический углерод на планете Марс в настоящее время являются основной целью НАСА . [27]

В феврале 2014 года НАСА объявило о значительно обновленной базе данных для отслеживания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) во Вселенной . По мнению ученых, более 20% углерода во Вселенной могут быть связаны с ПАУ, возможными исходными материалами для формирования жизни . Похоже, что ПАУ образовались вскоре после Большого взрыва , широко распространены во Вселенной и связаны с новыми звездами и экзопланетами . [31]

Смотрите также

  • Астрохимия
  • Внеземные материалы
  • Геохимия
  • Нуклеокосмохронология

использованная литература

  1. ^ a b c d e Максуин, Гарри; Хасс, Гэри (2010). Космохимия (1-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-87862-3.
  2. ^ Гольдшмидт, Виктор (1938). Geochemische Verteilungsgestze der Elemente IX . Осло: Skrifter Utgitt av Det Norske Vidensk. акад.
  3. ^ Зюсс, Ганс; Юри, Гарольд (1956). «Изобилие стихий». Обзоры современной физики . 28 (1): 53–74. Бибкод : 1956RvMP...28...53S . doi : 10.1103/RevModPhys.28.53 .
  4. ↑ Рейнольдс, Джон (апрель 1960 г.). «Изотопный состав первичного ксенона». Физические обзорные письма . 4 (7): 351–354. Бибкод : 1960PhRvL...4..351R . doi : 10.1103/PhysRevLett.4.351 .
  5. ↑ МакСуин , Гарри (август 1979 г.). «Углеродистые хондриты примитивны или переработаны? Обзор». Обзоры геофизики и космической физики . 17 (5): 1059–1078. Бибкод : 1979RvGSP..17.1059M . DOI : 10.1029/ RG017i005p01059 .
  6. ^ б Каллахан, член парламента; Смит, К.Е.; и другие. (11 августа 2011 г.). «Углеродистые метеориты содержат широкий спектр внеземных азотистых оснований» . проц. Натл. акад. науч. США . 108 (34): 13995–13998. Бибкод : 2011PNAS..10813995C . doi : 10.1073/pnas.1106493108 . ПВК 3161613 . PMID 21836052 .  
  7. ^ a b Штайгервальд, Джон (8 августа 2011 г.). «Исследователи НАСА: строительные блоки ДНК можно создавать в космосе» . НАСА . Проверено 10 августа 2011 г. .
  8. ^ a b ScienceDaily Staff (9 августа 2011 г.). «Строительные блоки ДНК могут быть созданы в космосе, свидетельствуют данные НАСА» . ScienceDaily . Проверено 9 августа 2011 г. .
  9. ↑ Джорданс, Фрэнк (30 июля 2015 г.). «Зонд Philae находит доказательства того, что кометы могут быть космическими лабораториями» . Вашингтон Пост . Ассошиэйтед Пресс. Архивировано из оригинала 23 декабря 2018 года . Проверено 30 июля 2015 г.
  10. ^ "Наука на поверхности кометы" . Европейское космическое агентство. 30 июля 2015 г. . Проверено 30 июля 2015 г.
  11. ^ Бибринг, Ж.-П.; Тейлор, MGGT; Александр, К.; Остер, Ю.; Биле, Дж.; Финзи, А. Эрколи; Гесманн, Ф.; Клингехофер, Г.; Кофман, В .; Моттола, С .; Зайденстикер, К.Дж.; Спон, Т .; Райт, И. (31 июля 2015 г.). «Первые дни Филы на комете - Введение в специальный выпуск» . Наука . 349 (6247): 493. Бибкод : 2015Sci...349..493B . doi : 10.1126/science.aac5116 . PMID 26228139 . 
  12. ^ б Баттерсби, С. (2004) . «Космические молекулы указывают на органическое происхождение» . Новый ученый . Проверено 11 декабря 2009 г.
  13. ^ а б Мулас, Г .; Маллочи, Г .; Джоблин, К.; Тублан, Д. (2006). «Расчетные потоки излучения ИК и фосфоресценции для конкретных полициклических ароматических углеводородов в красном прямоугольнике». Астрономия и астрофизика . 446 (2): 537–549. arXiv : astro-ph/0509586 . Бибкод : 2006A&A...446..537M . doi : 10.1051/0004-6361:20053738 . S2CID 14545794 . 
  14. ↑ Персонал (18 августа 2009 г.). "В комете обнаружено «химическое вещество жизни» . НАСА . BBC News . Проверено 6 марта 2010 г. .
  15. ^ Гарсия-Эрнандес, Д.А.; Манчадо, А .; Гарсия-Ларио, П.; Стангеллини, Л.; Виллавер, Э.; Шоу, РА; Щерба, Р.; Переа-Кальдерон, СП (28 октября 2010 г.). «Формирование фуллеренов в H-содержащих планетарных туманностях». Письма из астрофизического журнала . 724 (1): Л39–Л43. архив : 1009.4357 . Бибкод : 2010ApJ...724L..39G . doi : 10.1088/2041-8205/724/1/L39 . S2CID 119121764 . 
  16. ↑ Аткинсон, Нэнси (27 октября 2010 г.). «Buckyballs может быть много во Вселенной» . Вселенная сегодня . Проверено 28 октября 2010 г.
  17. ↑ Чоу, Дениз (26 октября 2011 г.). «Открытие: космическая пыль содержит органическое вещество звезд» . Space.com . Проверено 26 октября 2011 г. .
  18. ↑ ScienceDaily Staff (26 октября 2011 г.). «Астрономы обнаруживают, что сложная органическая материя существует во Вселенной» . ScienceDaily . Проверено 27 октября 2011 г. .
  19. ^ Квок, Сан; Чжан, Юн (26 октября 2011 г.). «Смешанные ароматически-алифатические органические наночастицы как носители неопознанных особенностей инфракрасного излучения». Природа . 479 (7371): 80–83. Бибкод : 2011Natur.479...80K . дои : 10.1038/природа10542 . PMID 22031328 . S2CID 4419859 .  
  20. ^ Тан, Кер (29 августа 2012 г.). «Сахар, найденный в космосе» . Национальный географический . Проверено 31 августа 2012 г.
  21. ↑ Персонал (29 августа 2012 г.). «Сладко! Астрономы заметили молекулу сахара рядом со звездой» . Ассошиэйтед Пресс . Проверено 31 августа 2012 г.
  22. ^ Йоргенсен, Дж. К.; Фавр, К.; и другие. (2012). «Обнаружение простейшего сахара, гликолевого альдегида, в протозвезде солнечного типа с помощью ALMA» (PDF) . Астрофизический журнал . электронная печать. 757 (1): Л4. архив : 1208.5498 . Бибкод : 2012ApJ...757L...4J . doi : 10.1088/2041-8205/757/1/L4 . S2CID 14205612 .  
  23. ^ a b Персонал (20 сентября 2012 г.). «НАСА готовит ледяные органические вещества, чтобы имитировать происхождение жизни» . Space.com . Проверено 22 сентября 2012 г.
  24. ^ б Гудипати , Мурти С .; Ян, Руи (1 сентября 2012 г.). «Исследование на месте радиационно-индуцированной обработки органических веществ в астрофизических аналогах льда - новые времяпролетные масс-спектроскопические исследования с лазерной десорбцией и лазерной ионизацией». Письма из астрофизического журнала . 756 (1): Л24. Бибкод : 2012ApJ...756L..24G . doi : 10.1088/2041-8205/756/1/L24 .
  25. ^ Лумис, Райан А .; Залески, Даниэль П .; Стебер, Аманда Л.; Нил, Джастин Л.; Макл, Мэтью Т .; Харрис, Брент Дж.; Холлис, Ян М .; Джуэлл, Филип Р .; Латтанци, Валерио; Ловас, Фрэнк Дж.; Мартинес, Оскар; Маккарти, Майкл С .; Ремиджан, Энтони Дж.; Пейт, Брукс Х .; Корби, Джоанна Ф. (2013). «Обнаружение межзвездного этанимина (Ch3Chnh) по наблюдениям, проведенным во время исследования Gbt Primos». Астрофизический журнал . 765 (1): L9. архив : 1302.1121 . Бибкод : 2013ApJ...765L...9L . doi : 10.1088/2041-8205/765/1/L9 . S2CID 118522676 . 
  26. ↑ Финли, Дэйв (28 февраля 2013 г.). «Открытия предполагают ледяное космическое начало для аминокислот и ингредиентов ДНК» . Национальная радиоастрономическая обсерватория . Nrao.edu . Проверено 17 июля 2018 г. .
  27. ^ a b Гротцингер, Джон П. (24 января 2014 г.). «Введение в специальный выпуск - Обитаемость, тафономия и поиск органического углерода на Марсе» . Наука . 343 (6169): 386–387. Бибкод : 2014Sci...343..386G . doi : 10.1126/science.1249944 . PMID 24458635 . 
  28. ↑ Разное (24 января 2014 г.). «Специальный выпуск - Содержание - Изучение обитаемости на Марсе» . Наука . 343 (6169): 345–452 . Проверено 24 января 2014 г.{{cite journal}}: CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  29. ↑ Разное (24 января 2014 г.). «Специальная коллекция - Любопытство - Изучение марсианской обитаемости» . Наука . Проверено 24 января 2014 г.{{cite journal}}: CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  30. ^ Гротцингер, JP; и другие. (24 января 2014 г.). «Пригодная для жизни речно-озерная среда в заливе Йеллоунайф, кратер Гейл, Марс». Наука . 343 (6169): 1242777. Бибкод : 2014Sci ...343A.386G . CiteSeerX 10.1.1.455.3973 . doi : 10.1126/science.1242777 . PMID 24324272 . S2CID 52836398 .   
  31. ↑ Гувер, Рэйчел (21 февраля 2014 г.). «Нужно отслеживать органические наночастицы по всей Вселенной? У НАСА есть для этого приложение» . НАСА . Проверено 22 февраля 2014 г.

внешние ссылки

  • Planetary Science Research Discoveries Образовательный журнал со статьями о космохимии, метеоритах и ​​планетологии.
Получено с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cosmochemistry&oldid=1095734823 .
Contribute a better translation