我國行星化學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與展望
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行星化學(xué)研究內(nèi)容
研究太陽系歷史——“我們從何而來？”近半個世紀(jì)以來，行星化學(xué)的研究已經(jīng)建立了太陽系演化模型的基本框架（圖?1）。太陽系在約?45．67?億年前，繼承早前恒星系物質(zhì)，形成太陽系星云，經(jīng)歷星云氣體和塵埃的聚集、吸積，形成了太陽系行星盤，通過撞擊、吸積形成太陽系中各行星及衛(wèi)星（圖?1）。但是，關(guān)于太陽系起源和行星形成等早期演化過程中有關(guān)“我們從何而來”的根本性問題，仍需通過行星化學(xué)的深入研究來解決。行星物質(zhì)的同位素異常可以指示太陽系物質(zhì)的起源，區(qū)別超新星和?AGB（asymptotic giant branch）星物源，從而厘清類地行星的不同物質(zhì)來源。對于人類直接相關(guān)的地球水圈和大氣圈的起源與形成時間等行星內(nèi)部的化學(xué)分異及圈層形成的關(guān)鍵科學(xué)問題，也需要通過行星化學(xué)分析研究來解決。行星表面生命相關(guān)物質(zhì)的特征和演化，需要行星化學(xué)相關(guān)的分析，從而直接為生命起源和演化提供確切證據(jù)。
圖 1 太陽系演化過程的簡化模型“木星形成”中， NCC 是非碳質(zhì)球粒隕石母體， CC 是碳質(zhì)球粒隕石母體
尋找宜居行星——“我們要去哪里？”地球誕生于約?45?億年前，孕育了生命、人類和文明。但是，地球生命賴以生存的環(huán)境卻不單單是地球本身提供的，而是和太陽系這個獨特的母星系直接相關(guān)。而茫茫宇宙之中，類似太陽系的星系可能不止一個。這些星系，也許存在生命，也許有適合生命居住的環(huán)境，都令人向往。行星化學(xué)研究可以解譯行星宜居的關(guān)鍵因素，提供行星能量演化相關(guān)的元素同位素指標(biāo)。因此，可以根據(jù)行星化學(xué)相關(guān)的宜居指標(biāo)尋找適宜生存或者生命形成的環(huán)境，從而幫助人類尋找太陽系之外的宜居環(huán)境。
引領(lǐng)深空探測目標(biāo)——“我們要干什么？”科學(xué)目標(biāo)牽引的探測計劃在當(dāng)今月球和深空探測的全球性熱潮中成為主流模式。探測的科學(xué)目標(biāo)和被探測天體的相關(guān)關(guān)鍵科學(xué)問題直接相關(guān)。關(guān)鍵科學(xué)問題的提出離不開行星化學(xué)。深空探測返回的地外樣品以及在地表收集的隕石樣品將為行星化學(xué)提供研究材料，并為太陽系的起源和演化提供新的關(guān)鍵信息。