Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Метеориты часто изучаются в рамках космохимии.

Космохимия (от греческого κόσμος kósmos , «вселенная» и χημεία khemeía ) или химическая космология - это исследование химического состава материи во Вселенной и процессов, которые привели к этим составам. [1] Это делается, прежде всего, путем изучения химического состава метеоритов и других физических образцов. Учитывая, что астероидные родительские тела метеоритов были одними из первых твердых материалов, которые конденсировались из ранней солнечной туманности, космохимики обычно, но не исключительно, интересуются объектами, содержащимися в Солнечной системе .

История [ править ]

В 1938 году швейцарский минералог Виктор Гольдшмидт и его коллеги составили список того, что они назвали «космическим изобилием», на основе анализа нескольких образцов земной природы и метеоритов. [2] Гольдшмидт обосновал включение данных о составе метеоритов в свою таблицу, заявив, что земные породы подверглись значительному химическому изменению из-за процессов, присущих Земле и атмосфере. Это означало, что изучение исключительно земных горных пород не дало бы 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 Ханс 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 изотопного состава элементов в метеоритах. В 1960 году Джон Рейнольдс посредством анализа короткоживущих нуклидов в метеоритах определил, что элементы Солнечной системы были сформированы до самой Солнечной системы [4], которая начала устанавливать временную шкалу процессов ранней Солнечной системы.

Метеориты [ править ]

Метеориты - один из важнейших инструментов космохимиков для изучения химической природы Солнечной системы. Многие метеориты происходят из материала, такого же возраста, как сама Солнечная система, и, таким образом, предоставляют ученым сведения о ранней солнечной туманности . [1] Углеродистые хондриты особенно примитивны; то есть они сохранили многие из своих химических свойств с момента своего образования 4,56 миллиарда лет назад [5] и, следовательно, являются основным объектом космохимических исследований.

Самые примитивные метеориты также содержат небольшое количество материала (<0,1%), который теперь считается досолнечным зерном.которые старше самой Солнечной системы и являются производными непосредственно от остатков отдельных сверхновых, которые поставляли пыль, из которой сформировалась Солнечная система. Эти зерна можно узнать по их экзотическому химическому составу, чуждому Солнечной системе (например, по матрице из графита, алмаза или карбида кремния). У них также часто есть изотопные отношения, которые не соответствуют отношениям остальной части Солнечной системы (в частности, Солнца), и которые отличаются друг от друга, что указывает на источники в ряде различных взрывных событий сверхновых. Метеориты также могут содержать частицы межзвездной пыли, которые собраны из негазообразных элементов в межзвездной среде, как один тип композитной космической пыли («звездная пыль») [1]

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

Кометы [ править ]

30 июля 2015 года, ученые сообщили , что при первом приземлении в Philae посадочного модуля на кометах 67 / Р «с поверхностью, измерение в Cosac и Птолемей инструментами выявило шестнадцать органических соединения , четыре из которых были замечены впервые на кометах, включая ацетамид , ацетон , метилизоцианат и пропионовый альдегид . [9] [10] [11]

Исследование [ править ]

Смотрите также: Список молекул в межзвездном пространстве

В 2004 году ученые сообщили [12] обнаружения спектральных сигнатур из антрацена и пирена в ультрафиолетовом свете , испускаемого туманности Красный Прямоугольник (никакие другие такие сложные молекулы никогда не были найдены ранее в космическом пространстве). Это открытие было сочтено подтверждением гипотезы о том, что по мере того, как туманности того же типа, что и Красный прямоугольник, приближаются к концу своей жизни, конвекционные токи заставляют углерод и водород в ядре туманностей попадать в звездные ветры и излучать их наружу. [13] По мере остывания атомы предположительно связываются друг с другом различными способами и в конечном итоге образуют частицы из миллиона или более атомов. Ученые пришли к выводу[12] , поскольку они обнаружили полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые, возможно, были жизненно важны для формирования ранней жизни на Земле, в туманностях, по необходимости они должны возникать в туманностях. [13]

В августе 2009 года ученые НАСА впервые определили 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, «вполне возможно, что бакиболлы из космоса дали семена жизни на Земле». [16]

В августе 2011 года находки НАСА , основанные на исследованиях метеоритов, обнаруженных на Земле, предполагают, что компоненты ДНК и РНК ( аденин , гуанин и родственные органические молекулы ), строительные блоки для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, могут образовываться инопланетянами в космическом пространстве . [6] [7] [8]

В октябре 2011 года ученые сообщили , что космическая пыль содержит сложные органические материи ( «аморфные твердые органические вещества с смешанной ароматической - алифатической структурой») , которые могут быть созданы , естественно, и быстро, от звезд . [17] [18] [19]

29 августа 2012 года астрономы из Копенгагенского университета сообщили об обнаружении в далекой звездной системе особой молекулы сахара, гликолевого альдегида . 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 , которая по функциям аналогична ДНК . Это открытие предполагает, что сложные органические молекулы могут образовываться в звездных системах до образования планет и в конечном итоге прибывать на молодые планеты на ранних этапах их формирования. [22]

В сентябре 2012 года ученые НАСА сообщили, что полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) в условиях межзвездной среды (ISM) превращаются посредством гидрогенизации , оксигенации и гидроксилирования в более сложные органические вещества - «шаг на пути к аминокислотам и нуклеотидам». , сырье белков и ДНК соответственно ". [23] [24] Кроме того, в результате этих преобразований ПАУ теряют свою спектроскопическую сигнатуру.что могло быть одной из причин «отсутствия обнаружения ПАУ в зернах межзвездного льда , особенно во внешних областях холодных плотных облаков или в верхних молекулярных слоях протопланетных дисков ». [23] [24]

В 2013 году Большой миллиметровый массив Атакамы (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 другой может играть роль в образовании важной аминокислоты . Исследователи обнаружили молекулу под названием цианометанимин, которая производит аденин , одно из четырех азотистых оснований, которые образуют «ступеньки» в лестничной структуре ДНК. Другая молекула, называемая этанамином , как полагают, играет роль в образовании аланина., одна из двадцати аминокислот в генетическом коде. Ранее ученые думали, что такие процессы происходят в очень разреженном газе между звездами. Новые открытия, однако, предполагают, что последовательность химического образования этих молекул происходила не в газе, а на поверхности ледяных зерен в межзвездном пространстве. [25] Ученый NASA ALMA Энтони Ремиджан заявил, что обнаружение этих молекул в облаке межзвездного газа означает, что важные строительные блоки для ДНК и аминокислот могут «засеять» недавно сформированные планеты химическими предшественниками жизни. [26]

В январе 2014 года НАСА сообщило , что в настоящее время исследования на планете Марс со стороны Curiosity и Opportunity роверов теперь будет искать доказательства древней жизни, в том числе биосферы на основе автотрофных , хемотрофных и / или chemolithoautotrophic микроорганизмов , а также древней воды, в том числе флювио-озерные среды ( равнины, связанные с древними реками или озерами), которые могли быть обитаемыми . [27] [28] [29] [30] Поиск свидетельствобитаемость , тафономия (относящаяся к окаменелостям ) и органический углерод на планете Марс теперь являются основной целью НАСА . [27]

В феврале 2014 года НАСА анонсировало значительно обновленную базу данных для отслеживания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) во Вселенной . По мнению ученых, более чем на 20% от углерода во Вселенной может быть связана с ПАУ, возможными исходными материалами для формирования из жизни . Похоже, что ПАУ образовались вскоре после Большого взрыва , широко распространены во Вселенной и связаны с новыми звездами и экзопланетами . [31]

См. Также [ править ]

  • Астрохимия
  • Внеземные материалы
  • Геохимия
  • Нуклеокосмохронология

Ссылки [ править ]

  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. ^ Suess, Ганс; Юри, Гарольд (1956). «Изобилие стихий». Обзоры современной физики . 28 (1): 53–74. Bibcode : 1956RvMP ... 28 ... 53S . DOI : 10.1103 / RevModPhys.28.53 .
  4. ^ Рейнольдс, Джон (апрель 1960). «Изотопный состав изначального ксенона». Письма с физическим обзором . 4 (7): 351–354. Bibcode : 1960PhRvL ... 4..351R . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.4.351 .
  5. ^ Максвин, Гарри (август 1979). «Углеродистые хондриты примитивны или переработаны? Обзор». Обзоры геофизики и космической физики . 17 (5): 1059–1078. Bibcode : 1979RvGSP..17.1059M . DOI : 10,1029 / RG017i005p01059 .
  6. ^ а б Каллахан, депутат; Smith, KE; и другие. (11 августа 2011 г.). «Углеродистые метеориты содержат широкий спектр внеземных азотистых оснований» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 108 (34): 13995–13998. Bibcode : 2011PNAS..10813995C . DOI : 10.1073 / pnas.1106493108 . PMC 3161613 . PMID 21836052 . Проверено 15 августа 2011 .  
  7. ^ a b Штайгервальд, Джон (8 августа 2011 г.). «Исследователи НАСА: строительные блоки ДНК могут быть созданы в космосе» . НАСА . Проверено 10 августа 2011 .
  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 .
  9. ^ Джорданс, Frank (30 июля 2015). «Зонд Philae обнаружил доказательства того, что кометы могут быть космическими лабораториями» . Вашингтон Пост . Ассошиэйтед Пресс . Проверено 30 июля 2015 года .
  10. ^ "Наука на поверхности кометы" . Европейское космическое агентство. 30 июля 2015 . Проверено 30 июля 2015 года .
  11. ^ Bibring, J.-P .; Тейлор, MGGT; Александр, Ц .; Auster, U .; Biele, J .; Финци, А. Эрколи; Goesmann, F .; Klingehoefer, G .; Кофман, В .; Mottola, S .; Seidenstiker, KJ; Spohn, T .; Райт, И. (31 июля 2015 г.). «Первые дни Филы на комете - Введение в специальный выпуск» . Наука . 349 (6247): 493. Bibcode : 2015Sci ... 349..493B . DOI : 10.1126 / science.aac5116 . PMID 26228139 . 
  12. ^ a b Баттерсби, С. (2004). «Космические молекулы указывают на органическое происхождение» . Новый ученый . Проверено 11 декабря 2009 года .
  13. ^ a b Mulas, G .; Malloci, G .; Joblin, C .; Тублан, Д. (2006). «Расчетные потоки излучения ИК и фосфоресценции для определенных полициклических ароматических углеводородов в красном прямоугольнике». Астрономия и астрофизика . 446 (2): 537–549. arXiv : astro-ph / 0509586 . Bibcode : 2006A&A ... 446..537M . DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20053738 . S2CID 14545794 . 
  14. ↑ Персонал (18 августа 2009 г.). « „ Химическая жизнь“обнаружена в комете» . НАСА . BBC News . Проверено 6 марта 2010 года .
  15. ^ Гарсиа-Эрнандес, DA; Manchado, A .; García-Lario, P .; Stanghellini, L .; Villaver, E .; Шоу, РА; Szczerba, R .; Переа-Кальдерон, СП (28 октября 2010 г.). «Образование фуллеренов в H-содержащих планетарных туманностях». Письма в астрофизический журнал . 724 (1): L39 – L43. arXiv : 1009.4357 . Bibcode : 2010ApJ ... 724L..39G . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 724/1 / L39 . S2CID 119121764 . 
  16. ↑ Аткинсон, Нэнси (27 октября 2010 г.). «Бакиболлы могут быть во Вселенной в изобилии» . Вселенная сегодня . Проверено 28 октября 2010 года .
  17. ↑ Чоу, Дениз (26 октября 2011 г.). «Открытие: космическая пыль содержит органическое вещество звезд» . Space.com . Проверено 26 октября 2011 .
  18. ^ ScienceDaily Staff (26 октября 2011 г.). «Астрономы открывают сложную органическую материю, существующую во всей Вселенной» . ScienceDaily . Проверено 27 октября 2011 .
  19. ^ Квок, Солнце; Чжан, Юн (26 октября 2011 г.). «Смешанные ароматические и алифатические органические наночастицы как носители неидентифицированных характеристик инфракрасного излучения». Природа . 479 (7371): 80–83. Bibcode : 2011Natur.479 ... 80K . DOI : 10,1038 / природа10542 . PMID 22031328 . S2CID 4419859 .  
  20. ^ Тан, Кер (29 августа 2012 г.). «Сахар, найденный в космосе» . National Geographic . Проверено 31 августа 2012 года .
  21. ↑ Персонал (29 августа 2012 г.). «Сладкий! Астрономы заметили молекулу сахара возле звезды» . Ассошиэйтед Пресс . Проверено 31 августа 2012 года .
  22. ^ Йоргенсен, JK; Favre, C .; и другие. (2012). «Обнаружение простейшего сахара, гликолевого альдегида, в протозвезде солнечного типа с помощью ALMA» (PDF) . Астрофизический журнал . eprint. 757 (1): L4. arXiv : 1208,5498 . Bibcode : 2012ApJ ... 757L ... 4J . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 757/1 / L4 . S2CID 14205612 .  
  23. ^ a b Персонал (20 сентября 2012 г.). «НАСА готовит ледяную органику, чтобы имитировать происхождение жизни» . Space.com . Проверено 22 сентября 2012 года .
  24. ^ a b Gudipati, Murthy S .; Ян, Руи (1 сентября 2012 г.). "Исследование на месте радиационно-индуцированной обработки органических веществ в астрофизических аналогах льда - новые методы лазерной десорбции, лазерной ионизации, времяпролетные масс-спектроскопические исследования". Письма в астрофизический журнал . 756 (1): L24. Bibcode : 2012ApJ ... 756L..24G . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 756/1 / L24 .
  25. ^ Лумис, Райан А .; Zaleski, Daniel P .; Стебер, Аманда Л .; Нил, Джастин Л .; Макл, Мэтью Т.; Харрис, Брент Дж .; Холлис, Ян М .; Джуэлл, Филип Р .; Латтанци, Валерио; Ловас, Франк Дж .; Мартинес, Оскар; Маккарти, Майкл С .; Ремиджан, Энтони Дж .; Pate, Brooks H .; Корби, Джоанна Ф. (2013). «Обнаружение межзвездного этанимина (Ch3Chnh) по наблюдениям, сделанным во время обзора Gbt Primos». Астрофизический журнал . 765 (1): L9. arXiv : 1302.1121 . Bibcode : 2013ApJ ... 765L ... 9L . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 765/1 / L9 . S2CID 118522676 . 
  26. ^ Финли, Дэйв (2013-02-28). «Открытия предлагают ледяное космическое начало для аминокислот и ингредиентов ДНК» . Национальная радиоастрономическая обсерватория . Nrao.edu . Проверено 17 июля 2018 .
  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. Bibcode : 2014Sci ... 343..386G . DOI : 10.1126 / science.1249944 . PMID 24458635 . 
  28. ↑ Разное (24 января 2014 г.). «Специальный выпуск - Оглавление - Изучение марсианской пригодности» . Наука . 343 (6169): 345–452 . Проверено 24 января 2014 года .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  29. ↑ Разное (24 января 2014 г.). «Специальная коллекция - любопытство - изучение марсианской пригодности» . Наука . Проверено 24 января 2014 года .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  30. ^ Гротцингер, JP; и другие. (24 января 2014 г.). «Обитаемая флювио-озерная среда в заливе Йеллоунайф, кратер Гейла, Марс». Наука . 343 (6169): 1242777. Bibcode : 2014Sci ... 343A.386G . CiteSeerX 10.1.1.455.3973 . DOI : 10.1126 / science.1242777 . PMID 24324272 . S2CID 52836398 .   
  31. Перейти ↑ Hoover, Rachel (21 февраля 2014 г.). «Нужно отслеживать органические наночастицы по всей Вселенной? У НАСА есть для этого приложение» . НАСА . Проверено 22 февраля 2014 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Planetary Science Research Discoveries Образовательный журнал со статьями о космохимии, метеоритах и ​​планетологии.