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出版者:Wiley

作者:Andrew M. Shaw

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2006-08-07

价格:USD 65.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780470091371

丛书系列:

图书标签:

天体化学
星际物质
分子光谱学
射电天文学
化学演化
恒星形成
行星形成
宇宙化学
分子云
天文学

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具体描述

The dynamic field of astrochemistry brings together ideas of physics, astrophysics, biology and chemistry to the study of molecules between stars, around stars and on planets. Astrochemistry: from Astronomy to Astrobiology provides a clear and concise introduction to this rapidly evolving multidisciplinary subject. Starting with the Molecular Universe, the text covers the formation of the elements, simple models of stars and their classification. It then moves on to draw on the theme of the Origins of Life to study interstellar chemistry, meteorite and comet chemistry as well as the chemistry of planets. Prebiotic chemistry and astrobiology are explored by examining the extremes of the biosphere on Earth, seeing how this may be applied to life in other solar systems. Astrochemsitry assumes a basic familiarity with principles of physical and organic chemistry but no prior knowledge of biology or astrophysics. This innovative text incorporates results from the latest research and ground and space missions, with key images enhanced by a colour plate section. includes latest research and results from ground and space missions colour plate section summary of concepts and calculations at the end of each chapter accompanying website www.wiley.co/go/shawastrochemistryThis book will be an ideal text for an undergraduate course in Astrochemistry and an essential tool for postgraduates entering the field.

《星尘的低语：宇宙化学的初探与宏观图景》（本书简介）本书旨在为对宇宙万物起源与演化抱持深切好奇心的读者，构建一个全面而深入的知识框架，聚焦于元素如何在恒星诞生与死亡的熔炉中被锻造，以及它们如何在广袤的星际介质中聚合、反应，最终为行星的形成奠定基础。我们不会深入探讨分子光谱学的特定技术细节或复杂的量子化学计算，而是致力于描绘一幅宏大的宇宙化学图景，阐明从原子到复杂有机分子的形成路径，以及这些化学过程如何影响天体的演化轨迹。第一部分：宇宙的原材料——元素的熔炉与散播本部分将带领读者追溯宇宙中最基础的构建模块——元素的起源。我们将从大爆炸核合成的余晖开始，理解早期宇宙中氢、氦和微量锂的形成条件，这将是后续所有化学反应的起点。随后，我们将进入恒星的内部世界，探讨恒星核合成的各个阶段。恒星的生命周期与核聚变：我们将详细解析主序星、红巨星和超巨星内部发生的复杂聚变反应链。从氦聚变点燃到碳、氧的生成，再到硅燃烧的终结，每一步骤都对应着特定元素在宇宙中的丰度变化。重点将放在CNO 循环如何支配大质量恒星的能量输出，以及它对星际介质中碳氮氧比例的长期影响。超新星的遗产：恒星的死亡是宇宙化学演化的关键转折点。本书将剖析II型超新星和Ia型超新星在元素散播中的独特作用。特别是，我们将阐释快中子俘获过程（r-过程）和慢中子俘获过程（s-过程）如何高效地合成金、铂等重元素，以及这些超新星爆发后留下的富集元素云团如何成为下一代恒星和行星系统的“原料包”。我们会探讨这些爆发的能量如何将新合成的物质抛洒到星际空间，并初步讨论这些物质在星际介质中混合的动力学过程。特殊的合成工厂：除了恒星的生与死，我们还会关注一些独特的化学工厂。红巨星的渐近分支（AGB）恒星被视为s-过程元素和大量碳的生产者，它们通过周期性的热脉冲将内部富集的产物推入外层。此外，我们也会简要介绍中子星并合事件作为宇宙中铁后元素（如金和铀）最主要来源的最新认识，以及这些事件如何影响星系尺度的元素分布。第二部分：星际介质中的冷酷化学在恒星之间的巨大空隙——星际介质（ISM）中，温度极低，密度稀疏。然而，这片看似荒芜的空间却是宇宙中最活跃的化学实验室之一。本部分将聚焦于低温凝聚相和气相反应的机制，解释如何从最简单的原子构建出结构复杂、涉及多原子分子的化学物质。星际云的结构与环境：我们将区分分子云、原子云和电离氢区的环境差异，强调密度、温度和紫外辐射场对化学反应路径的决定性影响。分子云的寒冷（通常低于20K）是许多重要反应得以发生的先决条件。离子-分子反应的主导地位：在低温、低电离度的分子云核心，中性-中性碰撞的能垒过高，因此，离子-分子反应成为主要的化学驱动力。本书将解释为什么这类反应通常具有极低的能垒，使得它们在极低温度下仍能高效进行。我们将追踪形成简单分子的关键路径，例如氢负离子（H-）的形成及其在后续反应中的催化作用，以及如何从H2开始，逐步构建出如CO、H2O等重要的星际分子。表面化学的崛起：气体中的分子很难直接形成复杂的有机物。星际尘埃颗粒在星际化学中扮演了至关重要的角色。我们将探讨尘埃表面如何充当催化剂，促进中性原子在低温下结合。重点将放在氢分子（H2）的形成——这是分子云中最重要的反应，它依赖于尘埃表面的活性位点。随后，我们将讨论在冰冻的尘埃表面上，水冰、甲醇冰以及更复杂的有机前体（如乙醛、乙醇）是如何通过扩散和冻结的反应逐渐积累起来的。宇宙中的复杂分子：即使在极端的寒冷环境中，宇宙化学家也发现了数百种分子。本书将讨论中性自由基在形成较大分子中的作用，并重点介绍观测到的星际有机分子（ISMOS），包括氰化氢（HCN）、甲酰胺（HCONH2）等，这些分子被认为是生命基石的前身。我们将探讨这些分子是如何在分子云和原恒星盘中存活并富集的。第三部分：化学在天体形成中的角色本部分将把视野从星际空间转向正在形成的恒星和行星系统，探讨化学过程如何影响宏观结构。原行星盘的化学分化：恒星形成后，残余的气体和尘埃会塌缩成一个原行星盘。盘的温度梯度导致了显著的化学分带。我们将讨论雪线（或称冰线）的概念——水、二氧化碳、一氧化碳等挥发性物质凝结的边界。雪线的位置决定了岩石行星（内部）和气态/冰巨星（外部）的物质组成差异。化学在行星形成中的烙印：盘中的化学演化直接决定了最终行星的性质。例如，内盘中复杂硅酸盐的形成和聚合速度，以及外盘中水和甲烷冰的积累，是理解系外行星大气构成和内部结构的关键。我们将审视观测到的不同类型行星（如类地行星、系外气态巨行星）的大气化学特征，并讨论这些特征如何回溯到其形成时的原行星盘环境。化学对恒星演化的反馈：最后，我们将探讨化学如何反过来影响恒星系统本身。例如，尘埃和分子壳层对恒星辐射的吸收和再发射，影响了周围环境的温度和动力学。分子云中特定分子的冷却能力，也间接调控了分子云的塌缩速度，从而影响了恒星的形成率。本书旨在提供一个结构清晰、富有启发性的概述，强调宇宙化学的连续性——从宇宙大爆炸的第一个原子核，到分子云中复杂有机物的积累，再到行星形成时的物质分化，化学始终是驱动宇宙演化的核心力量之一。读者将带着对宇宙中“万物皆有其因”更深层次的理解，去审视我们所处的星系和太阳系。