Анализ земных и внеземных веществ
В недрах Земли и на поверхности происходит множество геохимических процессов. Эти процессы представляют собой превращения соединений и смесей, которые состоят из кристаллических фаз и аморфных.
Большая часть этих процессов протекает при высоких температурах и давлениях.
Технические средства, которыми обладает современная наука, дают возможность воспроизводить условия, максимально близкие к условиям в недрах Земли и ядра, в условиях лаборатории.
Такие природные процессы, как метаморфизм – изменение структуры минералов, кристаллизация, выветривание, растворение и т.д. в результате приводят к формированию отложений руд либо к их разрушению.
Метеориты представляют огромный интерес для науки ввиду того, что они содержат информацию о процессе эволюции небесных тел, которые находятся на разных этапах развития. В изучении метеоритов особое внимание уделяется анализу изотопного состава веществ, найденных в них.
Статья: Образование земных и внеземных веществ
Существенный вклад в изучение космического пространства внесла химия, которая дала ракетное топливо, материалы, выдерживающие большое давление, высокую температуру и космическое излучение, электрохимические источники энергии, а также средства для обеспечения питания космонавтов, средства устранения отходов – без этого невозможно было бы исследование космоса.
Космос является объектом исследования многих наук, в том числе и химии. В результате взаимодействия астрофизики и химии сформировалась совершенно новая отрасль естествознания, космохимия. Космохимия занимается изучением состава космических тел, а также исследованием распространения элементов во Вселенной.
Первые результаты о химическом составе небесных тел были получены с помощью спектрального анализа, а в лабораториях проводились исследования состава метеоритного вещества. Примечательно, что в результате этих исследований было выявлено, что состав метеоритов является единообразным, словно они произошли из одного рудника, причем до сих пор ученые не нашли такого элемента, который бы отсутствовал на Земле. То есть, при помощи самых современных методов анализа в метеоритах обнаружены все элементы, существующие на Земле.
Характерно, что в состав метеоритов входит достаточно много железа в чистом виде, а количество кварца, который распространен на Земле, очень мало.
В ходе изучения состава метеоритов, не было найдено веществ, указывающих на существование жизни в космосе. Однако было обнаружено присутствие углерода в виде графита, мельчайших алмазом и аморфного угля.
Дискуссия о том, что на Марсе когда-либо существовала жизнь, продолжается до сих пор, а обнаружение бактериоподобной структуры в составе метеорита с Марса дает новый повод к размышлениям.
Большая часть метеоритов является каменными, которые состоят из силиката магния, так же, как и большинство земных пород.
Содержание железа в железных метеоритах доходит до 90%, содержание никеля составляет от 6 до 20%. Кроме железа и никеля, в составе метеоритов были обнаружены медь, кобальт, фосфор, хром, платина, сера, серебро, золото, иридий, палладий и другие. Встречаются в них и включения газов:
- оксида углерода,
- диоксида углерода,
- водорода.
Геологическая разведка небесных тел
В 1969 году впервые человеку удалось побывать на поверхности Луны. Тогда были отобраны пробы грунта с поверхности Луны. Именно 1969 год стал временем начала геологической разведки небесных тел. Позже была создана первая автоматическая станция «Луна-26», которая привезла на Землю образцы лунной породы. А в 1970 году советская автоматическая станция «Луноход-1» обследовала около 50 Га поверхности Луны. Обследования проводились при температурах от -140 до +130 градусов по Цельсию.
В результате исследования было выявлено, что лунные породы по своему составу похожи на земные, за исключением повышенного содержания в лунных породах тугоплавких соединений титана, хрома, циркония. Различия пород состояли в свойствах, а не в составе.
Например, железо, входящее в состав лунных пород, ржавеет медленнее земного железа.
Кроме того, в верхнем слое грунта с поверхности Луны исследователи обнаружили реголит, который имеет значительно меньшую теплопроводность, чем лучшие теплопроводные вещества Земли.
Луна является не единственных космическим объектом исследований. На Венеру был отправлен космический зонд, при помощи которого в ходе гамма-спектрального анализа было выявлено, что грунт Венеры по химическому составу очень похож на гранит.
Исследования материи межзвездного пространства показали, что оно состоит из двух компонентов, таких как межзвездная пыль и межзвездный газ. Самым распространенным газом в космическом пространстве является водород, составляющий около 70%, и гелий, массовая доля которого составляет примерно 28%.
В газовых межзвездных облаках находится более 20 химических элементов. Помимо простых молекул, таких как СО, Н2, HCN, H2O, NH3, в газовых скоплениях обнаружены и сложные соединения, такие как формамид, формальдегид, метанол, изоциановая кислота, ацетальдегид, метилацетилен, а также в ходе недавних исследований обнаружены соединения этилового спирта, муравьиной кислоты.
Значение космохимии
На современном этапе исследования в области космохимии носят в основном познавательный характер. Однако возможно, что с развитием науки, в будущем результаты этих исследований будут применены на практике.
Результаты, полученные в ходе исследований, уже имеют важное практическое значение. К примеру, развитие бактерий в состоянии невесомости происходит гораздо интенсивнее, чем в условиях Земли. Это открытие представляет практический интерес для химико-фармацевтической отрасли промышленности.
Для металлургии практическое значение имела бы разработка сплавов с новыми характеристиками и свойствами.
Выращивание в условиях космоса бездефектных монокристаллов, таких как, оксиды метало, представляется весьма перспективным.
Все это может стать предпосылкой к возникновению еще одной отраслью науки – химии синтеза в космосе.
