Starpzvaigžņu putekļu graudu simulācija. Attēla kredīts: OSU. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Zinātniskās fantastikas rakstnieks Harlans Elisons reiz teica, ka visizplatītākie elementi Visumā ir ūdeņradis un stulbums.
Kamēr spriedums joprojām nav pamatots par stulbumu, zinātnieki jau sen zināja, ka ūdeņradis patiešām ir līdz šim visbagātākais elements Visumā. Kad viņi skatās caur saviem teleskopiem, viņi redz ūdeņradi plašajos putekļu un gāzes mākoņos starp zvaigznēm? - īpaši blīvākajos reģionos, kas sabrūk, veidojot jaunas zvaigznes un planētas.
Bet paliek viens noslēpums: kāpēc liela daļa no šī ūdeņraža ir molekulārā formā - ar diviem ūdeņraža atomiem ir savienoti kopā? -, nevis tā viena atoma forma? Kur radās viss tas molekulārais ūdeņradis? Ohaio štata universitātes pētnieki nesen nolēma mēģināt to izdomāt.
Viņi atklāja, ka viena šķietami niecīga detaļa - vai starpzvaigžņu putekļu graudu virsmas ir gludas vai bedrainas - varētu izskaidrot, kāpēc Visumā ir tik daudz molekulārā ūdeņraža. Viņi ziņoja par saviem rezultātiem 60. Starptautiskajā molekulārās spektroskopijas simpozijā, kas notika Ohaio štata universitātē.
Ūdeņradis ir vienkāršākais zināmais atomu elements; tas sastāv tikai no viena protona un viena elektrona. Veidojot teorijas par to, no kurienes nāk visas lielākās un sarežģītākās molekulas, zinātnieki vienmēr uzskatīja par molekulārā ūdeņraža esamību. Bet neviens nevarēja izskaidrot, cik daudz ūdeņraža atomu spēja veidot molekulas - līdz šim brīdim.
Kad runa ir par molekulārā ūdeņraža iegūšanu, ideālā mikroskopiskā saimnieka virsma ir mazāk līdzīga Ohaio līdzenumam un vairāk kā Manhetenas horizonts.
Lai diviem ūdeņraža atomiem būtu pietiekami daudz enerģijas, lai sasaistītos kosmosa aukstajos apgabalos, tiem vispirms jāsatiekas uz kādas virsmas, skaidroja Ēriks Herbsts, Ohaio štata izcilā universitātes fizikas profesors.
Lai arī zinātniekiem bija aizdomas, ka kosmosa putekļi nodrošina nepieciešamo virsmu šādām ķīmiskajām reakcijām, procesa laboratoriskās simulācijas nekad nedarbojās. Vismaz viņi nedarbojās pietiekami labi, lai izskaidrotu pilnīgu molekulārā ūdeņraža pārpilnību, ko zinātnieki redz kosmosā.
Fizikas, ķīmijas un astronomijas profesors Herbsts kopā ar pēcdoktorantūras pētnieku Hermu Cuppenu un fizikas doktorantu Qiang Chang simulēja dažādas putekļu virsmas datorā. Pēc tam viņi modelēja divu ūdeņraža atomu kustību, kas slīdēja gar dažādām virsmām, līdz viņi atrada viens otru, veidojot molekulu.
Ņemot vērā putekļu daudzumu, kas, pēc zinātnieku domām, peld kosmosā, Ohaio štata pētnieki spēja simulēt pareizā ūdeņraža daudzuma radīšanu, bet tikai uz bedrainajām virsmām.
Runājot par molekulārā ūdeņraža iegūšanu, ideālā mikroskopiskā saimnieka virsma ir mazāk līdzīga Ohaio līdzenumam un vairāk kā Manhetenas horizonts. Herbsts teica.
Šķiet, ka problēma ar iepriekšējām simulācijām ir tāda, ka viņi vienmēr pieņēma līdzenu virsmu.
Cuppen saprot kāpēc. ? Ja vēlaties kaut ko pārbaudīt, sākt ar līdzenu virsmu ir vienkārši ātrāk un vienkāršāk ,? viņa teica
Viņai vajadzētu zināt. Viņa ir virsmas zinātnes eksperte, tomēr nemanāmu putekļu modeļa apkopošanai vajadzēja vairākus mēnešus, un viņa joprojām strādā, lai to uzlabotu. Galu galā citi zinātnieki varēs izmantot modeli, lai modelētu citas ķīmiskās reakcijas kosmosā.
Pa to laiku Ohaio štata zinātnieki sadarbojas ar kolēģiem citās iestādēs, kas ražo un izmanto faktiskas bedrainas virsmas, kas imitē kosmosa putekļu tekstūru. Lai arī reālās kosmosa putekļu daļiņas ir tikpat mazas kā smilšu graudi, šīs lielākās, dimetānnaftalīna izmēra virsmas ļaus zinātniekiem pārbaudīt, vai dažādas struktūras palīdz molekulārajam ūdeņradim veidoties laboratorijā.
Oriģinālais avots: OSU ziņu izlaidums
