Навіщо землянам космохімія?
Космохімія - Наука про хімічний склад космічних тіл, законах поширеності і розподілу хімічних елементів у Всесвіті, процесах поєднання і міграції атомів при утворенні космічної речовини.
Космохімія досліджує переважно холодні процеси на рівні атомно-молекулярних взаємодій речовин, в той час як гарячими ядерними процесами в космосі - плазмовим станом речовини, процесом утворення хімічних елементів усередині зірок, займається фізика.
Космохімія - нова область знання, що отримала значний розвиток завдяки успіхам космонавтики. Раніше дослідження хімічних процесів в космічному просторі і складу космічних тіл здійснювалися в основному шляхом спектрального аналізу випромінювання Сонця, зірок і, почасти, зовнішніх шарів атмосфер планет. Цей метод дозволив відкрити елемент гелій на Сонці ще до того, як він був виявлений на Землі. Єдиним прямим методом вивчення космічних тіл був аналіз хімічного і фазового складу різних метеоритів, що випадали на Землю.
Розвиток космонавтики, польоти автоматичних станцій до планет Сонячної системи - Місяці, Венері, Марсу - відвідування людиною Місяця відкрили перед космохімії нові можливості. Насамперед - це безпосереднє дослідження порід Місяця за участю космонавтів або шляхом забору зразків ґрунту автоматичними апаратами і доставка їх на Землю. Крім того, автоматичні спусковий апарат зробили можливим вивчення речовини і умов його існування в атмосфері і на поверхні інших планет Сонячної системи, насамперед Марса і Венери. Найбільша увага приділяється проблемам поширеності і розподілу хімічних елементів.
Хімічний склад Сонця, планет земного типу Сонячної системи і метеоритів, мабуть, практично тотожний. Освіта ядер хімічних елементів пов'язане з різними ядерними процесами в зірках. Тому на різних етапах своєї еволюції різні зірки і зоряні системи мають неоднаковий хімічний склад. Відомі зірки з особливо сильними спектральними лініями Ва, Mg, Li та ін. Розподіл хімічних елементів по фазах в космічних процесах виключно різноманітно.
На агрегатний і фазовий стан речовини в космосі на різних стадіях його перетворень надають різнобічний вплив:
1) величезний діапазон температур, від зоряних до абсолютного нуля-
2) величезний діапазон тисків, від мільйонів атмосфер в умовах планет і зірок до космічного вакуума-
3) глибоко проникаючі галактичне і сонячне випромінювання різного складу і інтенсівності-
4) випромінювання, супроводжуючі перетворення нестабільних атомів в стабільні.
При цьому процеси фракціонування речовини в космосі стосуються не тільки атомного, але і ізотопного складу. Визначення ізотопних рівноваг, що виникли під впливом випромінювань, дозволяє глибоко проникати в історію процесів утворення речовини планет, астероїдів, метеоритів і встановлювати вік цих процесів. Завдяки екстремальних умов у космічному просторі протікають процеси і зустрічаються стани речовини, не властиві Землі: полум'яне стан речовини зірок (наприклад, Сонця) - конденсація Нє, CH4, NH3 та інших легколетких газів в атмосфері великих планет при дуже низьких температурах- освіту нержавіючого заліза в космічному вакуумі при вибухах на Луне- хондрітових структура речовини кам'яних метеорітов- утворення складних органічних речовин в метеоритах і, ймовірно, на поверхні планет (наприклад, Марса).
Виняткове значення для пізнання хімії космосу має вивчення складного багатостадійного процесу конденсації речовини низькотемпературної плазми. Це перехід сонячної речовини в тверду речовину планет Сонячної системи, астероїдів, метеоритів, що супроводжується конденсаційним зростанням, аккрецией (Збільшенням маси, «наростанням» будь-якої речовини шляхом додавання часток ззовні, наприклад, з газопилової хмари) і агломерацією первинних агрегатів (фаз) при одночасній втраті летких речовин у вакуумі.
Далі в планетах відбувається процес диференціації твердого, остигаючого речовини на оболонки - металеве ядро, силікатні фази (мантію і кору) і атмосферу - вже в результаті вторинного розігрівання речовини планет теплотою радіогенного походження, що виділяється при розпаді радіоактивних ізотопів калію, урану і торію і, можливо , інших елементів. Такий процес виплавлення та дегазації речовини при вулканизме характерний для Місяця, Землі, Марса, Венери.
Збереження і характер зовнішніх оболонок планет, насамперед, залежать від маси планет і відстані їх до Сонця (приклад - малопотужна атмосфера Марса і потужна атмосфера Венери). Приклад Місяця говорить про те, що вторинні (вулканічні) гази не утримуються небесним тілом, якщо його маса невелика. Завдяки близькості Венери до Сонця в її атмосфері з CO2 виник парниковий ефект: При температурі понад 300 проС в атмосфері Венери процес CaCO3 + SiO2 # 8594- CaSiO3 + CO2 досягає рівноважного стану, при якому в ній міститься 97% CO2 при тиску 90 атм. Може бути, це майбутнє Землі?
Працює Інститут космічних досліджень (Москва). Є журнал «Geochimica et Cosmochimica Acta». Можна почитати: Дорофєєва В.А. Еволюція ранньої Сонячної системи. Космохіміческіе і фізичні аспекти. М .: Едиториал УРСС, 2004.
