Das Astrochemie ist der Zweig der Astronomie, der Chemie, Astronomie und Physik kombiniert, um das Verhalten von Materie auf molekularer Ebene unter den verschiedenen Bedingungen im Weltraum zu erklären.
Chemische Elemente außerhalb der Erde sind auch auf unserem Planeten vorhanden. Die Art und Weise ihrer Kombination und die Formen der Verbindungen unterscheiden sich jedoch von den hier beobachteten..
Dies liegt daran, dass die Raumbedingungen wie Druck, Temperatur und Strahlenexposition sehr unterschiedlich sind. Diese Vielzahl extremer Umgebungen führt dazu, dass sich Elemente auf unerwartete Weise verhalten.
So untersuchen Astrochemiker Himmelskörper, suchen nach Molekülen in Sternen und Planeten und analysieren ihr Verhalten, um ihre Eigenschaften mithilfe von Licht und anderer elektromagnetischer Strahlung zu erklären..
Sie nutzen auch die Daten, die von Weltraummissionen gesammelt wurden, und wenn sich die Gelegenheit bietet, verwenden sie auch Meteoriten und die große Menge an kosmischem Staub, die die unmittelbare Umgebung erreicht..
Mit all diesen Informationen werden Simulationen entworfen und versucht, verschiedene Umgebungen im Labor zu reproduzieren. Aus den erhaltenen Beobachtungen entwickeln sie Modelle, um nicht nur den Ursprung, sondern auch die physikalischen und chemischen Bedingungen an verschiedenen Orten im Universum zu beschreiben..
Artikelverzeichnis
1937 fanden Wissenschaftler Hinweise auf die ersten Verbindungen außerhalb der Erde: einige Kohlenwasserstoffe und das Cyanidion CN. Natürlich war das Vorhandensein von Atomen bereits bekannt, nicht jedoch von komplexeren Substanzen.
Das Interesse der Chemiker an der Zusammensetzung der außerirdischen Umgebung reicht jedoch viel weiter zurück..
Die Entdeckung der ersten Moleküle im Weltraum erfolgte dank spektroskopischer Techniken, die 1814 durch Experimente des deutschen Physikers und Optikers Joseph Fraunhofer (1787-1826) entwickelt wurden.
Fraunhofer analysierte das Licht, das durch gängige Substanzen wie Speisesalz fällt, und stellte überrascht fest, dass sie dort im Licht ihre einzigartige Signatur in Form dunkler Absorptionslinien hinterließen..
So gelang es den Wissenschaftlern bald, die chemische Zusammensetzung von Substanzen herauszufinden, indem sie das Licht analysierten, das durch sie hindurchgeht, eine Disziplin, die sie nannten Spektroskopie.
Dieser deutsche Physiker wurde vielleicht der erste Astrochemiker in der Geschichte, denn als er das Spektroskop erfand, zögerte er nicht, es auf andere Lichtquellen zu richten: die Sonne, Sirius und andere Sterne, und entdeckte, dass jedes ein eigenes Lichtmuster hatte.
Um 1938 stellte der Schweizer Chemiker Victor Goldschmidt nach Analyse der Zusammensetzung der Meteoriten fest, dass die Mineralien außerirdischen Ursprungs gewisse Unterschiede zu den terrestrischen Mineralien aufwiesen..
Dies liegt daran, dass die Bedingungen ihrer Bildung bemerkenswert unterschiedlich waren, obwohl sie aus denselben Elementen bestanden..
Seitdem sind seit den ersten Molekülen des frühen 20. Jahrhunderts immer mehr chemische Verbindungen im Weltraum aufgetaucht. Ein sehr wichtiges, das in den 1960er Jahren entdeckt wurde, ist das OH-Radikal, gefolgt von Formaldehyd, Kohlenmonoxid und Wasser. All diese Entdeckungen sind auf die Astrochemie zurückzuführen.
Dieses letzte Molekül, das des Wassers, ist ebenfalls sehr wichtig, da das Wissen, dass seine Existenz an anderen Orten als der Erde relativ häufig ist, die Wahrscheinlichkeiten zukünftiger menschlicher Siedlungen auf anderen Planeten erhöht..
Astrochemiker stehen heute vor einer faszinierenden Aufgabe: alles über die Chemie der Exoplaneten herauszufinden. Die Anzahl der entdeckten Exoplaneten steigt von Jahr zu Jahr.
Die Untersuchungsgegenstände der Astrochemie sind die Elemente und Verbindungen, die im Weltraum und in anderen Himmelskörpern außer der Erde vorhanden sind, ihre Wechselwirkungen und die Auswirkungen elektromagnetischer Strahlung auf sie..
Experimente mit kosmischem Staub wurden in Forschungslabors für Astrochemie der NASA durchgeführt.
Zu diesem Zweck simulierten die Forscher kondensierten interstellaren Staub in der Nähe von Sternen und kombinierten Chemikalien in einem Ofen, aus dem sie pulverförmige Silikate extrahierten.
Die Idee war, die Transformationen dieses Gleichnisses von kosmischem Staub sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von Licht zu beobachten. Und sie fanden heraus, dass es unter ähnlichen Bedingungen wie im interstellaren Raum möglich ist, Hunderte neuer Verbindungen herzustellen..
In der Astrochemie werden die Techniken der experimentellen Chemie angewendet, um die Proben zu analysieren, wenn sie zur Hand gehalten werden. Sie kommen normalerweise mit Meteoriten an, die hoch geschätzt werden, da sie die Möglichkeit bieten, ein Objekt, das sich nicht auf der Erde gebildet hat, direkt zu analysieren..
Daher ist die Arbeit in der Astrochemie im Allgemeinen in zwei große Arbeitsbereiche unterteilt. Bevor wir sie beschreiben, sollte angemerkt werden, dass es sich nicht um eine strenge Unterteilung handelt, da die Astrochemie eine völlig interdisziplinäre Wissenschaft ist:
Es ist der Zweig der Astrochemie, der für die Untersuchung der im Sonnensystem vorhandenen Isotope und Verbindungen zuständig ist und mithilfe experimenteller Techniken die gesamte außerirdische Materie analysiert, die es schafft, die Erde zu erreichen..
Zu diesen Materialien gehören Meteoriten, bei denen es sich um Fragmente von Himmelskörpern handelt, die zum Sonnensystem gehören, sowie der kontinuierlich fallende kosmische Staub und die Mondgesteine, die durch Weltraummissionen gebracht werden..
Sie nutzen auch alle Daten, die von diesen Weltraummissionen wiederhergestellt wurden. Mit all diesen Informationen erstellen Astrochemiker Modelle und überprüfen sie durch Computersimulationen.,
Damit versuchen sie die Bildung der nachgewiesenen Elemente und Verbindungen zu erklären. So erarbeiten sie ein beschreibendes Panorama der Mechanismen, aus denen sie hervorgegangen sind.
Dies ist der Name für die Untersuchung der im interstellaren Medium vorhandenen Elemente und Verbindungen und ihrer Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung, zu der nur sichtbares Licht gehört..
Und es ist so, dass nicht nur sichtbares Licht Informationen über das Medium liefert, durch das es geht, sondern auch andere Strahlungen..
Diese Informationen werden auch für Computersimulationen und kontrollierte Laborexperimente verwendet. Daraus ergeben sich neue Theorien zur Bildung von Sternen und Planetensystemen..
Zu den wichtigsten Techniken in der Astrochemie gehören:
Es ist die Technik, die das Licht analysiert, das durch das interstellare Medium geht, sowie das von den Sternen erzeugte. In diesem Licht ist die Spur der Identität der im Medium vorhandenen Verbindungen.
Konzentriert sich auf elektromagnetische Strahlung von Himmelskörpern bei Radiowellenlängen.
Mit Verstärkerantennen ausgestattete Radioteleskope werden zur Erfassung von Funksignalen verwendet, wodurch das Vorhandensein zahlreicher organischer und anorganischer Verbindungen nachgewiesen werden konnte.
Infrarotstrahlung zeigt das Vorhandensein charakteristischer Wellenlängen bestimmter Verbindungen, insbesondere Mineralien.
Es wird von speziellen Infrarot-Teleskopen auf hohen Bergen oder von Detektoren auf künstlichen Satelliten erfasst, da die Erdatmosphäre fast die gesamte Infrarotstrahlung aus dem Weltraum absorbiert..
Kosmischer Staub ist für Infrarotstrahlung transparent, sodass bei seiner Verwendung Strukturen sichtbar werden, die ansonsten verborgen bleiben, wie beispielsweise das Zentrum der Galaxie..
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