Simulacija medzvezdnih zrn prahu. Kreditna slika: OSU. Kliknite za povečavo.
Pisatelj znanstvene fantastike Harlan Ellison je nekoč dejal, da sta najpogostejša elementa v vesolju vodik in neumnost.
Medtem ko razsodba še vedno govori o obsegu neumnosti, so znanstveniki že dolgo vedeli, da je vodik v resnici daleč najpogostejši element v vesolju. Ko pokukajo skozi svoje teleskope, vidijo vodik v ogromnih oblakih prahu in plina med zvezdami? - še posebej v gostejših regijah, ki propadajo in tvorijo nove zvezde in planete.
Toda ostala je ena skrivnost: zakaj je velik del tega vodika v molekularni obliki - z dvema vodikovima atomoma, povezanima? - namesto njegove enotne atomske oblike? Od kod ves ta molekulski vodik? Pred kratkim so se raziskovalci ameriške univerze Ohio odločili, da to preizkusijo.
Odkrili so, da bi lahko ena na videz drobna podrobnost - ali so površine medzvezdnih prašnih zrn gladka ali grušča - lahko razlagala, zakaj je v vesolju toliko molekulskega vodika. O svojih rezultatih so poročali na 60. mednarodnem simpoziju o molekularni spektroskopiji, ki je potekal na državni univerzi Ohio.
Vodik je najpreprostejši atomski element, ki ga poznamo; sestoji iz samo enega protona in enega elektrona. Znanstveniki so obstoj molekularnega vodika vedno jemali za samoumevno, ko so oblikovali teorije o tem, od kod prihajajo vse večje in bolj izpopolnjene molekule v vesolju. Toda nihče ni znal razložiti, koliko toliko vodikovih atomov je lahko tvorilo molekule - do zdaj.
Ko gre za izdelavo molekulskega vodika, je idealna mikroskopska gostiteljska površina manj podobna ravnini iz Ohija in bolj kot obris Manhattana.
Da imata dva vodikova atoma dovolj energije, da se lahko vežeta v hladnih dosegih vesolja, se morata najprej srečati na površini, je pojasnil Eric Herbst, ugledni univerzitetni profesor fizike v zvezni državi Ohio.
Čeprav so znanstveniki sumili, da vesoljski prah zagotavlja potrebno površino za takšne kemične reakcije, laboratorijske simulacije postopka nikoli niso delovale. Vsaj niso delali dovolj dobro, da bi razložili polno bogastvo molekularnega vodika, ki ga znanstveniki vidijo v vesolju.
Herbst, profesor fizike, kemije in astronomije, se je pridružil Hermi Cuppen, podoktorskemu raziskovalcu, in Qiang Changu, doktorskemu študentu fizike, za simulacijo različnih prašnih površin na računalniku. Nato so modelirali gibanje dveh vodikovih atomov, ki sta se pretakala po različnih površinah, dokler nista našla drug drugega, da tvorita molekulo.
Glede na količino prahu, za katero znanstveniki mislijo, da lebdi v vesolju, so raziskovalci države Ohio lahko simulirali ustvarjanje prave količine vodika, vendar le na poskočnih površinah.
Ko gre za izdelavo molekulskega vodika, je idealna mikroskopska gostiteljska površina manj podobna ravnini iz Ohija in bolj kot obris Manhattana ,? Je rekel Herbst.
Kot kaže, je težava preteklih simulacij ta, da so vedno prevzeli ravno površino.
Cuppen razume, zakaj. ? Ko želite nekaj preizkusiti, je začetek z ravno površino le hitrejši in enostavnejši? je rekla
Morala bi vedeti. Ona je strokovnjak za področje znanosti o površini, vendar je bilo še nekaj mesecev, da so sestavili model posušenega prahu, in še vedno si prizadeva za izboljšanje. Sčasoma bodo drugi znanstveniki lahko model uporabili za simulacijo drugih kemijskih reakcij v vesolju.
Medtem znanstveniki države Ohio sodelujejo s kolegi na drugih institucijah, ki izdelujejo in uporabljajo dejanske poskočne površine, ki posnemajo teksturo vesoljskega prahu. Čeprav so delci resničnega vesoljskega prahu majhni kot zrna peska, bodo te večje površine v velikosti dimnika znanstvenikom omogočile preizkušanje, ali različne teksture pomagajo molekularnemu vodiku, da nastane v laboratoriju.
Izvirni vir: OSU News Release
