Γιατί υπάρχει τόσο λίγο αναπνεύσιμο οξυγόνο στο διάστημα
Το αναπνέεις κάθε λεπτό, αλλά δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου μοριακό οξυγόνο—αλλιώς γνωστό ως O2 -στο διάστημα. Το 1998, η NASA εκτόξευσε ακόμη και έναν δορυφόρο που υποτίθεται ότι θα έβρισκε πολύ μοριακό οξυγόνο, αλλά δεν το έκανε ποτέ - εκτός από τις περιπτώσεις που οι επιστήμονες, ανήσυχοι ότι το όργανο ήταν ελαττωματικό, τον στόχευσαν στη Γη. Τώρα, ένα επίγειο πείραμα αποκάλυψε γιατί αυτό το ζωογόνο μόριο είναι τόσο σπάνιο στον κόσμο:επειδή τα άτομα οξυγόνου προσκολλώνται σφιχτά στην αστρική σκόνη, εμποδίζοντάς τα να ενωθούν για να σχηματίσουν μόρια οξυγόνου. Η ανακάλυψη θα πρέπει να δώσει πληροφορίες για τις χημικές συνθήκες που επικρατούν όταν εμφανίζονται αστέρια και πλανήτες.
Το οξυγόνο είναι το τρίτο πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν, μετά το υδρογόνο και το ήλιο, και στη δεκαετία του 1970 οι αστρονόμοι προέβλεψαν ότι το μοριακό οξυγόνο θα ήταν το τρίτο πιο κοινό διαστρικό μόριο, μετά το μοριακό υδρογόνο (H2 ) και μονοξείδιο του άνθρακα (CO). Προφανώς δεν είναι. Στην πραγματικότητα, οι αστρονόμοι έχουν ανιχνεύσει διαστρικό μοριακό οξυγόνο μόνο σε δύο μέρη:στο Νεφέλωμα του Ωρίωνα και στο νέφος Rho Ophiuchi. Αλλά και εκεί το μόριο είναι πολύ πιο σπάνιο από ό,τι προβλέπει η θεωρία. Για παράδειγμα, τα μόρια υδρογόνου στο νεφέλωμα του Ωρίωνα είναι περισσότερα από τα μόρια οξυγόνου κατά ένα εκατομμύριο προς ένα.
Για να εξηγήσουν τη σπανιότητα, οι αστρονόμοι πρότειναν πρόσφατα ότι τα άτομα οξυγόνου συνδέονται στενά με τα σωματίδια σκόνης που πιπερώνουν τα διαστημικά σύννεφα. «Όλοι γνωρίζουν ότι η δεσμευτική ενέργεια του ατομικού οξυγόνου είναι πολύ σημαντική», λέει ο Jiao He, ένας πειραματικός αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Syracuse στη Νέα Υόρκη. "Αλλά δεν υπήρξε πειραματική μέτρηση αυτής της παραμέτρου."
Τώρα, Αυτός και οι συνάδελφοί του έχουν μετρήσει αυτόν τον αριθμό. Οι επιστήμονες θέρμαιναν δύο τύπους στερεών που συνθέτουν κόκκους διαστρικής σκόνης - πάγο νερού και πυριτικό - για να δουν πόσο εύκολα διαφεύγουν τα άτομα οξυγόνου. Όπως ανέφεραν πρόσφατα στο The Astrophysical Journal , η ενέργεια δέσμευσης του οξυγόνου είναι υπερδιπλάσια από αυτή που είχαν υπολογίσει οι επιστήμονες πριν από δεκαετίες:0,14 ηλεκτρον βολτ για τον πάγο νερού και 0,16 ηλεκτρον βολτ για το πυριτικό άλας. Είναι αρκετά υψηλό για να κρατά τα άτομα οξυγόνου κολλημένα στην αστρική σκόνη χωρίς η ελάχιστη θερμότητα των ψυχρών διαστρικών νεφών να τα απομακρύνει. Το νεφέλωμα του Ωρίωνα μπορεί να οφείλει τη μικρή του ποσότητα μοριακού οξυγόνου σε ένα ωστικό κύμα που έσχισε άτομα από τους κόκκους σκόνης. Ο αέρας της γης αφθονεί με οξυγόνο επειδή δέντρα και άλλα φυτά το βάζουν εκεί.
«Είναι μια πολύ πολύτιμη μέτρηση», λέει ο Gary Melnick, αστροφυσικός στο Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης, ο οποίος πρόσφατα προέβλεψε μια δεσμευτική ενέργεια για τόσο υψηλό. "Εξηγεί πολλά."
Τα άτομα οξυγόνου που επιπλέουν μακριά από διαστρικούς κόκκους σκόνης μπορούν να ενωθούν για να δημιουργήσουν μοριακό οξυγόνο. Αλλά όταν παραμένουν κολλημένοι στους κόκκους, τα άτομα υδρογόνου ενώνονται με το οξυγόνο για να δημιουργήσουν πάγο νερού (H2 Ο) αντ' αυτού. Το νερό μπορεί στη συνέχεια να γίνει μέρος αστεροειδών, κομητών και πλανητών, θέτοντας το υπόβαθρο για τη δημιουργία ζωής.
Ο Paul Goldsmith, αστρονόμος στο Jet Propulsion Laboratory στην Πασαντένα της Καλιφόρνια, πέρασε περισσότερο από ένα τέταρτο του αιώνα αναζητώντας διαστρικό μοριακό οξυγόνο πριν τελικά τα καταφέρει όταν το Ευρωπαϊκό Διαστημικό Παρατηρητήριο Herschel εξέτασε το Νεφέλωμα του Ωρίωνα το 2010 και ανίχνευσε το άπιαστο μόριο. "Μπορεί να έχω παραπλανηθεί που ξόδεψα τόσα χρόνια ψάχνοντάς το, αλλά κατά κάποιο τρόπο, με αυτά τα εργαστηριακά δεδομένα και όλα τα δεδομένα Herschel, μπορούμε πραγματικά να πούμε καλά, το καταλαβαίνουμε τώρα."
