المعادن

الماس في الفضاء



الماس في النيازك أثار الخيال العلماء


بيان صحفي صادر عن وكالة ناسا و JPL-Caltech - فبراير 2008

جعل العثور على الماس في النيازك العلماء يفكرون بجدية في كيفية حدوثها في الفضاء. يُظهر مفهوم هذا الفنان عددًا كبيرًا من الماس بجوار نجم ساخن. الصورة بواسطة ناسا / JPL- Caltech.

قد يكون الماس نادرًا على الأرض ، ولكنه شائع بشكل مدهش في الفضاء - والعينان اللتان تعملان بالأشعة تحت الحمراء فائقة الحساسية لتلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لوكالة ناسا مثالية لاستكشافهما ، كما يقول العلماء في مركز أبحاث ناسا أميس في موفيت فيلد ، كاليفورنيا.

باستخدام المحاكاة الحاسوبية ، طور الباحثون استراتيجية للعثور على الماس في الفضاء الذي لا يتجاوز حجمه سوى نانومتر (مليار من المتر). هذه الأحجار الكريمة أصغر بحوالي 25000 مرة من حبة الرمل ، أصغر بكثير من وجود خاتم خطوبة. لكن علماء الفلك يعتقدون أن هذه الجسيمات الصغيرة يمكن أن توفر رؤى قيمة حول كيفية تطور الجزيئات الغنية بالكربون ، أساس الحياة على الأرض ، في الكون.

بدأ العلماء في التفكير بجدية في وجود الماس في الفضاء في الثمانينيات ، عندما كشفت دراسات النيازك التي تحطمت على الأرض عن الكثير من الماس بحجم النانومتر. قرر علماء الفلك أن 3 في المئة من جميع الكربون الموجود في النيازك جاء في شكل الماس النانوي. إذا كانت النيازك انعكاسًا لمحتوى الغبار في الفضاء الخارجي ، فقد أظهرت الحسابات أن مجرد غرام من الغبار والغاز في سحابة كونية يمكن أن يحتوي على ما يصل إلى 10،000 تريليون نانو الماس.

"السؤال الذي نطرحه دائمًا هو: إذا كانت الماسات النانوية وفيرة في الفضاء ، فلماذا لم نراها كثيرًا؟" يقول تشارلز باوشليشر من مركز أبحاث أميس. لقد تم رصدهم مرتين فقط. "الحقيقة هي أننا لم نعرف ما يكفي عن خصائصها تحت الحمراء والإلكترونية للكشف عن بصمات أصابعها."

لحل هذه المعضلة ، استخدم Bauschlicher وفريقه البحثي برامج الكمبيوتر لمحاكاة ظروف الوسط البينجمي - الفضاء بين النجوم - المليء بالألماس النانوي. وجدوا أن هذه الماسات الفضائية تلمع بشكل مشرق في نطاقات ضوء الأشعة تحت الحمراء من 3.4 إلى 3.5 ميكرون و 6 إلى 10 ميكرونات ، حيث يكون سبيتزر حساسًا بشكل خاص.

يجب أن يكون علماء الفلك قادرين على رؤية الماس السماوي من خلال البحث عن "بصمات الأشعة تحت الحمراء" الفريدة الخاصة بهم. عندما ينطلق الضوء من النجم المجاور عن جزيء ما ، فإن روابطه تمتد وتمتد وتثني ، فتنطلق بلون مميز من ضوء الأشعة تحت الحمراء. مثل المنشور الذي يكسر الضوء الأبيض إلى قوس قزح ، تقوم أداة قياس طيف الأشعة تحت الحمراء الخاصة بـ Spitzer بتقسيم ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى الأجزاء المكونة لها ، مما يتيح للعلماء رؤية توقيع الضوء لكل جزيء فردي.

يشك أعضاء الفريق في أنه لم يتم رصد المزيد من الماس في الفضاء بعد لأن الفلكيين لم يبحثوا في الأماكن المناسبة عن طريق الأدوات الصحيحة. يتكون الماس من ذرات كربون مرتبطة بإحكام ، لذلك يتطلب الأمر الكثير من ضوء الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة لسبب ثني روابط الألماس وتحريكها ، مما ينتج بصمة الأشعة تحت الحمراء. وهكذا ، خلص العلماء إلى أن أفضل مكان لرؤية تألق الماس في الفضاء هو بجوار النجم الحار.

ما إن يكتشف علماء الفلك مكان البحث عن الماسات النانوية ، يكتشف لغز آخر كيف تتشكل في بيئة الفضاء بين النجوم.

يقول لويس ألماندولا من أميس: "يتم تشكيل الماس الفضائي في ظل ظروف مختلفة تمامًا عن الماس على الأرض".

ويشير إلى أن الماس على الأرض يتشكل تحت ضغط هائل ، في عمق الكوكب ، حيث درجات الحرارة مرتفعة أيضًا. ومع ذلك ، توجد الماسات الفضائية في السحب الجزيئية الباردة حيث تقل الضغوط بمليارات المرات وتقل درجات الحرارة عن 240 درجة مئوية تحت الصفر (ناقص 400 درجة فهرنهايت).

يقول Allamandola: "الآن وقد أصبحنا نعرف أين نبحث عن الماسات النانوية المتوهجة ، فإن التلسكوبات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء مثل Spitzer يمكنها مساعدتنا في معرفة المزيد عن حياتهم في الفضاء".

تم قبول ورقة Bauschlicher حول هذا الموضوع للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية. كان Allamandola مؤلفًا مشاركًا على الورقة ، إلى جانب Yufei Liu ، و Alessandra Ricca ، و Andrew L. Mattioda ، وأيضاً من Ames.

يدير مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، باسادينا ، كاليفورنيا ، مهمة تلسكوب سبيتزر الفضائي في مديرية البعثة العلمية التابعة لناسا ، واشنطن. يتم إجراء العمليات العلمية في مركز سبيتزر للعلوم بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وكذلك في باسادينا. Caltech تدير JPL لشركة ناسا.