Προσομοίωση διαστρικών κόκκων σκόνης. Πιστωτική εικόνα: OSU. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Ο συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας Harlan Ellison είπε κάποτε ότι τα πιο κοινά στοιχεία στο σύμπαν είναι το υδρογόνο και η ηλιθιότητα.
Ενώ η ετυμηγορία εξακολουθεί να είναι σχετικά με τον όγκο της ηλιθιότητας, οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό ότι το υδρογόνο είναι πράγματι το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν. Όταν κοιτάζουν τα τηλεσκόπια τους, βλέπουν υδρογόνο στα τεράστια σύννεφα σκόνης και αερίου μεταξύ των αστεριών; - ειδικά στις πυκνότερες περιοχές που καταρρέουν για να σχηματίσουν νέα αστέρια και πλανήτες.
Ωστόσο, έχει παραμείνει ένα μυστήριο: γιατί είναι μεγάλο μέρος αυτού του υδρογόνου σε μοριακή μορφή; - με δύο άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα μεταξύ τους; - αντί για την ατομική του μορφή; Από πού προήλθε όλο αυτό το μοριακό υδρογόνο; Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Οχάιο αποφάσισαν πρόσφατα να προσπαθήσουν να το καταλάβουν.
Ανακάλυψαν ότι μια φαινομενικά μικροσκοπική λεπτομέρεια - αν οι επιφάνειες των διαστρικών κόκκων σκόνης είναι λείες ή ανώμαλες - θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί υπάρχει τόσο πολύ μοριακό υδρογόνο στο σύμπαν. Ανέφεραν τα αποτελέσματά τους στο 60ο Διεθνές Συμπόσιο Μοριακής Φασματοσκοπίας, που πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο.
Το υδρογόνο είναι το απλούστερο ατομικό στοιχείο γνωστό. αποτελείται από ένα μόνο πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Οι επιστήμονες πάντοτε θεωρούσαν δεδομένη την ύπαρξη μοριακού υδρογόνου κατά τον σχηματισμό θεωριών από πού προέρχονταν όλα τα μεγαλύτερα και πιο περίπλοκα μόρια στο σύμπαν. Αλλά κανείς δεν μπορούσε να εξηγήσει πόσα άτομα υδρογόνου μπόρεσαν να σχηματίσουν μόρια - μέχρι τώρα.
Όταν πρόκειται για την παραγωγή μοριακού υδρογόνου, η ιδανική μικροσκοπική επιφάνεια του ξενιστή είναι «λιγότερο σαν την επιπεδότητα του Οχάιο και περισσότερο σαν τον ορίζοντα του Μανχάταν».
Για να έχουν δύο άτομα υδρογόνου αρκετή ενέργεια για να συνδεθούν στις ψυχρές περιοχές, πρέπει πρώτα να συναντηθούν σε μια επιφάνεια, εξήγησε ο Eric Herbst, Καθηγητής Φυσικής του Διακεκριμένου Πανεπιστημίου στο Οχάιο.
Αν και οι επιστήμονες υποπτεύονταν ότι η διαστημική σκόνη παρείχε την απαραίτητη επιφάνεια για τέτοιες χημικές αντιδράσεις, οι εργαστηριακές προσομοιώσεις της διαδικασίας δεν λειτούργησαν ποτέ. Τουλάχιστον, δεν λειτούργησαν αρκετά καλά για να εξηγήσουν την πλήρη αφθονία μοριακού υδρογόνου που βλέπουν οι επιστήμονες στο διάστημα.
Ο Herbst, καθηγητής φυσικής, χημείας και αστρονομίας, ενώθηκε με την Herma Cuppen, μεταδιδακτορικό ερευνητή και τον Qiang Chang, διδακτορικό φοιτητή, και οι δύο στη φυσική, για να προσομοιώσει διαφορετικές επιφάνειες σκόνης σε έναν υπολογιστή. Στη συνέχεια μοντελοποίησαν την κίνηση δύο ατόμων υδρογόνου που πέφτουν κατά μήκος των διαφορετικών επιφανειών έως ότου βρήκαν το ένα το άλλο για να σχηματίσουν ένα μόριο.
Δεδομένης της ποσότητας σκόνης που πιστεύουν οι επιστήμονες ότι επιπλέει στο διάστημα, οι ερευνητές της Πολιτείας του Οχάιο μπόρεσαν να προσομοιώσουν τη δημιουργία της σωστής ποσότητας υδρογόνου, αλλά μόνο σε ανώμαλες επιφάνειες.
Όταν πρόκειται για παραγωγή μοριακού υδρογόνου, η ιδανική μικροσκοπική επιφάνεια του ξενιστή είναι «λιγότερο σαν την επιπεδότητα του Οχάιο και περισσότερο σαν τον ορίζοντα του Μανχάταν»; Ο Herbst είπε.
Το πρόβλημα με τις προηγούμενες προσομοιώσεις, φαίνεται, είναι ότι ανέλαβαν πάντα μια επίπεδη επιφάνεια.
Ο Cuppen καταλαβαίνει γιατί. «Όταν θέλετε να δοκιμάσετε κάτι, ξεκινώντας με μια επίπεδη επιφάνεια είναι πιο γρήγορο και πιο εύκολο»; είπε
Πρέπει να ξέρει. Είναι ειδική στην επιφανειακή επιστήμη, αλλά χρειάστηκαν ακόμη μήνες για να συναρμολογήσει το ανώμαλο μοντέλο σκόνης και εξακολουθεί να εργάζεται για να το βελτιώσει. Τελικά, άλλοι επιστήμονες θα μπορούν να χρησιμοποιήσουν το μοντέλο για να προσομοιώσουν άλλες χημικές αντιδράσεις στο διάστημα.
Εν τω μεταξύ, οι επιστήμονες του Κράτους του Οχάιο συνεργάζονται με συναδέλφους σε άλλα ιδρύματα που παράγουν και χρησιμοποιούν πραγματικές ανώμαλες επιφάνειες που μιμούνται την υφή της διαστημικής σκόνης. Αν και τα σωματίδια σκόνης πραγματικού χώρου είναι τόσο μικρά όσο κόκκοι άμμου, αυτές οι μεγαλύτερες επιφάνειες αμυδρού μεγέθους θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να δοκιμάσουν εάν διαφορετικές υφές βοηθούν το μοριακό υδρογόνο να σχηματιστεί στο εργαστήριο.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων OSU
