Chemistry of the Solar System pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lodders

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2010-12

价格:$ 54.24

装帧:

isbn号码:9780854041282

丛书系列:

图书标签:

• 太阳系化学
• 行星科学
• 宇宙化学
• 行星地质学
• 太阳系形成
• 化学天文学
• 地外生命
• 行星大气
• 行星表面
• 太阳系演化

太阳系化学的奥秘：行星、卫星与早期太阳星云的演化 图书简介 本书深入探讨了太阳系中复杂而迷人的化学过程，从我们所知太阳系的起源——原始太阳星云的物质组成，到如今八大行星、矮行星及其众多卫星的表面、大气层和内部结构所呈现的独特化学指纹。本书旨在为行星科学、地球化学、天体物理学乃至空间探索领域的研究人员、高年级本科生和研究生提供一个全面、前沿的化学视角，理解物质如何分布、转化和保存于太阳系的不同天体之中。 第一部分：太阳系化学的基石——源头与早期演化 第一章：原始太阳星云的化学组分与初始条件 本章聚焦于大约46亿年前，太阳形成之初所存在的星际分子云的化学特性。我们将详细分析低温星际介质中（如星际分子云核心）的气体、尘埃和冰的丰度测定，特别关注关键的轻元素（H、He、C、N、O）的同位素比率，如氘（D/H）在不同阶段的富集机制。内容涵盖对富含碳质的星际尘埃（如硅酸盐、石墨、有机物前体）的矿物学和化学结构分析，并结合毫米波和亚毫米波天文学的观测数据，重建星云的温度梯度和化学分化模型。我们探讨了早期的“化学冻结”（freeze-out）过程，即挥发性物质如何在寒冷的外部星云区域形成冰包裹的颗粒，为后续行星的形成奠定物质基础。 第二章：微行星与原行星盘的化学分化 随着星云的坍缩和盘状结构的形成，物质开始在温度梯度下沉降和凝集。本章重点讨论了“雪线”（或称冰线）的概念及其对太阳系结构布局的决定性影响。我们将量化不同雪线外（富含水、甲烷、氨的冰）和雪线内（主要为岩石和金属）物质的质量比。详细分析了微行星形成过程中的固-气分配、颗粒聚集和碰撞过程对化学组成的影响。内容包括对碳质球粒陨石（Chondrites）的精细化学分析，将其视为早期太阳系物质混合状态的“时间胶囊”，特别是铁镁硅酸盐、硫化物和碳质有机物的含量与分布规律。 第二部分：岩石行星的化学演变——地球、火星与水星 第三章：地球的深部分异与地幔的化学标记 本章从地球化学的角度审视了内太阳系岩石行星的形成和演化。详细讨论了地球形成初期的化学过程，包括亲/疏水性元素的分配系数，以及地核的形成过程如何导致地幔的化学耗损（如挥发性元素的损失）。重点分析了氧逸度（Oxygen Fugacity）在地球演化中的关键作用，如何控制了地幔中过渡金属的价态，并影响了岩浆的性质。此外，我们深入探讨了地幔柱和地幔捕获物质的同位素地球化学示踪（如Hf-W、Sm-Nd体系），揭示地幔深处化学异质性的起源。 第四章：火星的氧化与挥发性物质的命运 火星表面的红色氧化铁是其最显著的化学特征。本章通过对火星陨石（如ALH84001）和原位探测器数据的综合分析，重建了火星早期温暖潮湿气候的化学证据。重点讨论了火星大气演化中，太阳风剥蚀和光化学反应如何导致水和氮等挥发性物质的流失。我们还详细分析了火星地壳中水合矿物（如粘土矿物、硫酸盐）的形成机制，这些矿物记录了液态水与岩石长期相互作用的历史。 第五章：水星的极端化学与高挥发性元素损失 水星作为最靠近太阳的行星，其化学组成极不寻常，特别是其高挥发性元素（如硫、碱金属）的相对贫乏和高金属丰度。本章探讨了极端高温环境下的化学反应，如高能太阳辐射对水星表面的影响，以及早期太阳星云的剧烈热演化如何导致水星主要形成于高温、低氧逸度的区域。内容包括对水星表面矿物相（如辉石、橄榄石）的铁含量分析，以推断其地幔的还原状态。 第三部分：气态巨行星的结构与冰巨行星的化学边界 第六章：木星与土星：氢、氦与深层云层的化学分层 本章转向外太阳系，聚焦于气态巨行星的化学结构。我们利用朱诺（Juno）和卡西尼（Cassini）任务的数据，分析了木星和土星大气顶部的化学丰度，特别是贵气体的过量或亏损与行星形成理论（如核心吸积模型）的关联。深入探讨了行星内部，压力和温度梯度如何驱动化学相变，形成从氨冰到水冰再到氢化物的多层云系。内容包括对木星大红斑和土星环的化学成分分析，特别是闪电和极光区域涉及的复杂有机化学反应。 第七章：天王星与海王星：冰巨行星的“冰”化学 天王星和海王星被认为富含“冰”（水、甲烷、氨的混合物），其内部化学与气态巨行星显著不同。本章着重于在极高压力下，甲烷如何分解产生碳氢化合物的化学动力学，以及这些过程如何解释了海王星大气中甲烷吸收带的差异。讨论了这些行星稀薄大气层中，紫外线辐射驱动的复杂自由基化学反应，例如甲烷的分解产物如何形成气溶胶，影响其独特的蓝色调。 第四部分：太阳系中的化学绿洲——卫星与小天体 第八章：冰卫星的内部海洋化学：欧罗巴与恩克拉多斯 冰卫星是当前空间探索的热点。本章详细分析了通过谱线分析和任务数据（如伽利略号、卡西尼号）推断出的冰下海洋的化学性质。重点讨论了潮汐加热如何提供化学反应的能量来源。通过分析恩克拉多斯羽流中的盐分、二氧化碳和可能存在的有机分子，我们评估了其海洋环境的pH值、盐度和氧化还原状态，并探讨了热液活动在支持潜在生命化学方面的作用。 第九章：富含有机物的卫星：土卫六（泰坦）与小行星带 土卫六拥有厚厚的大气层和地表液态碳氢化合物湖泊，是研究非水基化学的天然实验室。本章剖析了泰坦大气中甲烷、氮和乙烷的复杂光化学循环，以及这些反应如何生成丁烷、丙炔等更重有机物，并最终以降雨形式沉降到地表，形成复杂的有机沉积层。此外，本章还涵盖了对C型、S型和小行星带彗星的化学采样，以理解早期太阳系复杂的有机化学遗产是如何被保留至今的。 第十章：彗星与微陨石：太阳系化学的移动载体 彗星被视为太阳系形成初期的冰冻残留物。本章侧重于彗星的“冰”成分（如水冰、CO2冰、CO冰）的丰度及其同位素比率（特别是D/H比），以此作为判断太阳系中挥发物来源（地源还是星际源）的关键证据。分析了彗星尘埃中的硅酸盐和有机物（如氨基酸前体）的化学结构，这些微小的颗粒是地球上生命化学起源的潜在物质输送者。 结语：太阳系化学的未来展望 本书最后总结了当前太阳系化学研究的未解之谜，包括系外行星大气化学的推断、太阳系外缘（如柯伊伯带和奥尔特云）的化学演化，以及行星化学模型如何指导未来空间探测任务的设计。本书强调了跨学科合作在揭示我们太阳系复杂化学历史中的核心价值。

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从排版和图表的角度来看，这本书的制作水准非常高，这对于一本内容如此密集的学术著作来说至关重要。插图并非只是装饰性的，而是直接服务于解释复杂的物理化学过程。例如，那些展示等离子体与固体表面相互作用的三维模型图，清晰地揭示了太阳风如何“雕刻”月球表面的矿物成分。我尤其喜欢其中关于“挥发物迁移”的流程图，它用一种近乎艺术化的方式，展示了水、二氧化碳和氨气在太阳系不同引力场和温度梯度下的迁徙路径。这种可视化处理极大地帮助理解了为什么某些元素会在特定的天体上富集。当然，对于那些只习惯于纯文字叙述的读者，可能需要花一些时间去适应这种高度依赖图表和数学模型来构建论证体系的风格。这本书的价值在于，它强迫你用“图像化”的思维去理解化学的扩散和反应，而非仅仅停留在公式层面。

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我必须承认，这本书在概念的宏大叙事和微观细节的把握之间取得了惊人的平衡。它不仅仅关注那些大型行星，更是将焦点放在了太阳系中那些“被遗忘的角落”——比如土星最大的卫星泰坦的浓厚有机物大气层，以及木卫二冰壳下的海洋化学特征。作者对于泰坦上甲烷湖泊与乙烷雨的化学循环描述得栩栩如生，那种场景仿佛就在眼前：低温、高压下，复杂的氮-碳化合物如何如同地球上的岩石般沉降和流动。更让我感到震撼的是关于系外行星大气光谱分析的章节，虽然太阳系是主体，但作者巧妙地将我们太阳系中的化学原理投射到遥远恒星周围的世界，帮助我们预测那些未知世界的化学可能性。整本书的结构组织得像一部精密的交响乐，从核心向外层层展开，从最热的区域到最冷的区域，化学反应的复杂性也随之变化，节奏把握得非常到位。

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这本书的参考文献部分简直是一座宝库，足以让任何有志于从事行星科学研究的人感到兴奋。它清晰地勾勒出了当前研究的前沿阵地和尚未解决的重大难题。阅读过程中，我不断地被引导去追溯那些奠基性的论文，理解了现代太阳系化学是如何一步步建立起来的。它没有给我们一个“已知”的终点，而是提供了一张通往“未知”的路线图。我特别留意了作者对那些长期存在争议的理论所持的审慎态度，显示出极高的学术诚信。这本书的魅力在于其前瞻性——它不仅回顾了过去几十年在行星际物质研究中取得的成就，更重要的是，它指出了未来十年内，哪些化学分析技术（比如新的质谱仪或光谱仪）有望解开我们太阳系起源的最终谜团。总而言之，这是一部将深奥的实验室化学与浩瀚的宇宙探索完美融合的力作。

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这本书简直是为那些对宇宙中奇特化学过程着迷的人量身定做的“探险指南”。我原以为会是一本枯燥的教科书，结果完全出乎意料。作者的叙述方式非常引人入胜，仿佛带着你亲自乘坐一艘高科技飞船，穿越太阳系的每一个角落。从水星那被太阳炙烤得面目全非的表面，到遥远柯伊伯带冰封天体的复杂分子结构，每一个章节都充满了令人惊叹的细节。特别是关于行星大气层中非平衡态化学反应的讨论，那是真正的硬核内容，但即便是非化学专业的我，也能感受到那种在极端环境下化学键如何被扭曲和重塑的震撼。书中对一些尚未完全解释的现象——比如火星甲烷的季节性波动背后可能的生物或非生物来源——的探讨，更是激发了我无尽的好奇心。它不仅仅是罗列数据，而是构建了一个动态的、不断演化的化学宇宙图景。我发现自己花了大量时间去查阅书中所提及的那些遥感光谱数据，试图去“亲眼”看看那些分子签名。对于想要理解“太阳系是如何运作”这个宏大问题的本质，这本书提供了一个绝佳的化学视角，远超我预期的深度和广度。

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初次翻开这本书时，我着实被其严谨的学术态度所折服，但请注意，这绝不是一本适合快速阅读的消遣读物。它更像是一份详尽的、需要反复研读的专业参考手册。书中对不同天体形成早期阶段的“原行星盘”化学演化过程的建模和推导，逻辑链条极其清晰，但对读者的基础知识要求也相对较高。我特别欣赏作者在讨论彗星和小行星的表面冻融循环时，引用的那些复杂的动力学方程和热力学平衡分析。这些内容要求读者必须具备扎实的物理化学背景，才能真正领会其精髓。不过，正是这种不妥协的深度，使得它在众多科普读物中脱颖而出。它没有避开那些最难啃的骨头，而是直面了太阳系化学动力学的核心难题。如果你期待的是那种“十分钟了解太阳系”的轻量级读物，那么这本书可能会让你感到吃力；但如果你渴望深入到分子层面，理解冰晶结构和尘埃颗粒上发生的催化反应，那么它的价值是无可估量的。

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