Астрономія
Астрономія

Пил у міжзоряному середовищі може захоплювати воду

Міжзоряний пил під мікроскопом. Amara / Wikimedia Commons

Міжзоряний пил під мікроскопом. Amara / Wikimedia Commons

Астрофізики змогли з’ясувати природу зв’язку криги та пилу в міжзоряному середовищі. Спектральний аналіз протопланетних дисків та зразків міжзоряного пилу, виготовлених у лабораторії, показав, що пил та крига змішуються між собою, а за особливих умов молекули води залишаються захопленими пиловими часточками. Це може пояснити процеси планетоутворення та наявність води на Землі. Свої висновки вчені опублікували в журналі Nature Astronomy.

То які стосунки в пилу і води?

Простір між зоряними системами всередині галактик здебільшого заповнює міжзоряний газ із водню та гелію. Газ тісно поєднаний зі ще одним складником міжзоряного середовища — мікроскопічними частинками в крижаній оболонці, так званим міжзоряним пилом. І саме цей пил відповідно з акреційною теорією вважають основним будівельним матеріалом для планет. Пилові часточки злипаються між собою, утворюючи більші брили, які притягують до себе газ. Якщо вони не зможуть захопити велику кількість газу, то утвориться скеляста планета, а якщо навпаки — газовий гігант.

Для такого процесу необхідна вода й у міжзоряному середовищі вона є у вигляді криги. Проте вчені не знали, чи відділяється вона від частинок пилу, або навпаки змішується з ним. Тому група дослідників із Йенського університету імені Фрідріха Шиллера та Інституту астрономії імені Макса Планка провела низку експериментів, які показали, що частинки пилу й льоду змішуються між собою, а зокрема, пил може «захоплювати» деякі молекули води і зберігати їх всередині. Принаймні на це вказує спектральний аналіз.

Навіщо пил захоплює воду?

Ефект «захопленої води» пояснює процес з’єднання дрібних часинок міжзоряного пилу і вчені вважають, що саме завдяки цьому пил може утворювати планети. Тому, якщо результати їхніх лабораторних експериментів підтвердяться й у космосі, тобто астрономи знайдуть захоплені молекули води, це зможе пояснити і її існування на Землі. Також, якщо воду захоплюватимуть вуглецеві частинки пилу, ультрафіолетове випромінювання від Сонця сприятиме утворенню метанолу — органічної сполуки, яка спостерігається в областях активного зореутворення.

Захоплені молекули води також можуть пояснити кількість кисню в міжзоряному просторі. Кисень — це третій за поширеністю у Всесвіті елемент після водню й гелію. І вважається, що він у великих кількостях накопичується в надрах зірок, а після завершення їхнього життя потрапляє в міжзоряне середовище. Вода в часточках пилу може слугувати резервуаром для такого кисню.

Як вчені це з’ясували?

Астрофізики виготовили в лабораторії суміш силікатів та водяного льоду і провели спектральний аналіз речовини. Виявилось, що її спектр збігається зі спектрами протозоряних оболонок та протопланетних дисків, що свідчить про потенційну наявність таких сумішей і в космосі. Вчені також вивчили їх поведінку за зміни температур та з’ясували, що за підвищення температури до мінус 93 градусів Цельсія, частина водних молекул відділяється, перетворюючись на пару. Але деякі з них були сильно пов’язаними із силікатами та залишилися всередині або на поверхні лабораторно відтвореного пилу. Такі дослідження дають змогу будувати кращі моделі фізико-хімічних процесів у космосі та зможуть оцінити склад і температурні умови міжзоряного середовища.