Космохимия - интересные вещи о космосе и химии⁠⁠

Космохимия (от древнегреческого κόσμος (kósmos) «вселенная» и χημεία (khēmeía) «химия») или химическая космология - это изучение химического состава материи во Вселенной и процессов, которые привели к этому составу.

Общее значение

Космохимия – раздел астрофизики, изучающий химический состав космических тел и межпланетной и межзвёздной среды, происхождение химических элементов, их распространение в космосе и т.д. Информацию о химическом составе космического населения даёт спектральный анализ.

Расшифровав спектр нашего дневного света, учёные узнали, что на Солнце есть около 60 земных химических элементов. Элемент гелий даже сначала был обнаружен на Солнце и только потом найден на Земле.

Сведения о химическом составе межзвёздного газа несут радиоволны.

Но эта наука изучит космическое вещество и просто хим способами. Химический анализ метеоритов показывает, что космическое вещество не содержит ничего неожиданного, такого, чего нет у нас на Земле. В последнее время, в связи со значительными успехами космонавтики, реальной становится возможность с помощью автоматических разведчиков извлечь образцы веществ из других планет – например, Марса или Венеры.

А лунный грунт, доставленный на Землю космонавтами и аппаратом, уже успешно исследуется.

Мы живём в водородно-гелеевом мире, в котором остальные элементы — только примеси. Но без этих примесей не было бы ни Земли, ни других планет. Водород и гелий во Вселенной составляют 99%. Больше всего водорода в звёздах. А вообще химический состав разных небесных тел неодинаков. Планеты земной группы (Земля, Венера, Марс) и Луна состоят из плотного каменистого вещества и металлов. Вещество Меркурия ещё более плотное. Планеты юпитеровой группы содержат преимущественно лёгкие вещества - водород и его соединения с углеродом и азотом, меньшую часть из них составляют каменистые вещества.

История

Как самостоятельная наука космохимия начала складываться в XIX веке. одновременно с развитием спектрального анализа Исследования состава метеоритов и диапазона видимого излучения Солнца позволили заключить, что в космосе находятся те же хим. элементы, что и на Земле.

Развитие радиоастрономии и космической техники, полёты автоматических станций к планетам Солнечной системы - Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна; полёты человека в околоземном пространстве и на Луну открыли перед космохимией широкие возможности.

В 1938 г. швейцарский минералог Виктор Гольдшмидт и его коллеги составили список того, что они назвали «космическим вкладом» на основе анализа нескольких земных и метеоритных образцов. Гольдшмидт оправдывал включение данных о составе метеоритов в свою таблицу тем, что земные породы претерпели значительные химические изменения из-за процессов, свойственных Земле и атмосфере. Это означало, что исследование только земных пород не даст чёткой общей картины хим. состава космоса. Таким образом, Гольдшмидт сделал вывод, что внеземный материал также должен быть включён для получения более точных и надёжных данных. Это исследование считается основой современной космохимии.

В течение 1950-х и 1960-х годов космохимия стала более приемлемой как наука. Гарольд Юри, которого многие считают одним из родителей космохимии, занимался исследованиями, которые в конечном счёте привели к пониманию происхождения элементов и химическому составу звёзд. В 1956 году Юри и его коллега, немецкий учёный Ганс Зюсс, опубликовали первую таблицу космической распространённости, включающую изотопы на основе анализа метеоритов.

Длительное усовершенствование аналитических приборов в течение 1960-х годов, особенно масс-спектрометрии, позволило космохимикам выполнять детальный анализ изотопного содержания элементов в метеоритах. в 1960 году Джон Рейнольдс путём анализа короткоживущих нуклидов в метеоритах определил, что элементы солнечной системы были сформированы перед самой солнечной системой, которая начала устанавливать хронологию процессов ранней солнечной системы.

Исследование

Основную массу вещества Вселенной составляют водород и гелий. На долю водорода приходится ~80% массы Юпитера и ~60% массы Сатурна. В составе солнечной атмосферы около 82% водорода и 18% гелия. Образование ядер других химических элементов связано с различными ядерными реакциями, протекающими в недрах звёзд. Поэтому на разных этапах своей эволюции звезды и звёздные системы обладают неодинаковым химическим составом. Известны звёзды, в оптическом спектре которых необычно яркие линии лития, магния, бария.

Согласно результатам проведённых исследований, атмосфера Венеры состоит из углекислого газа CO2 с примесью в небольших количествах (~0,1%) воды и кислорода.

Атмосфера Марса также состоит в основном из CO2 с примесями азота (0,5-5%), аргона и воды; содержание свободного кислорода не превышает 0,3% количества углекислого газа.

Между космическими телами непрерывно происходит обмен веществ. По минимальной оценке на поверхность Земли ежегодно выпадает не менее 10 т космической пыли.

В межзвёздном пространстве были обнаружены атомы многих элементов и простые молекулы: H2, O2, N2, CO, NH3 и другие — более 20 различных видов молекул, в том числе даже полимерных — полиформальдегида и полиацетилена. Концентрация молекул других веществ в космическом пространстве в 10-100 млн раз меньше концентрации атомов водорода.