Пошук алмазів у метеоритах змусив учених серйозно замислитися над тим, як вони можуть виникнути в космосі. Ця концепція художників показує безліч діамантів поруч із гарячою зіркою. Зображення NASA / JPL-Caltech.
Діаманти можуть бути рідкісними на Землі, але напрочуд поширені у космосі - і надчутливі інфрачервоні очі космічного телескопа NASA Spitzer ідеально підходять для їх розвідки, кажуть вчені з дослідницького центру NASA Еймса в полі Moffett, Каліфорнія.
Використовуючи комп’ютерне моделювання, дослідники розробили стратегію пошуку алмазів у просторі, розміром яких є лише нанометр (мільярдний метр). Ці дорогоцінні камені приблизно в 25 000 разів менше, ніж пісок, набагато занадто малий для обручки. Але астрономи вважають, що ці крихітні частинки могли б дати цінні уявлення про те, як в Космосі розвиваються багаті вуглецем молекули, основи життя на Землі.
Вчені почали серйозно замислюватися над наявністю алмазів у космосі у 1980-х, коли дослідження метеоритів, які врізались у Землю, виявили безліч крихітних діаметрів розміром з нанометрів. Астрономи визначили, що 3 відсотки всього вуглецю, що знаходиться в метеоритах, надходить у вигляді нанодіаментів. Якщо метеорити є відображенням вмісту пилу у космічному просторі, розрахунки показують, що лише грам пилу та газу в космічній хмарі може містити аж 10 000 трильйонів нанодіаментів.
"Питання, яке нам завжди задають, - якщо нанодіаманти є в просторі, чому ми не бачили їх частіше?" говорить Чарльз Баушліхер з Центру досліджень Еймса. Вони були помічені лише двічі. "Правда, ми просто не знали достатньо їх інфрачервоних та електронних властивостей, щоб виявити їх відбиток пальців".
Для вирішення цієї дилеми Баушліхер та його дослідницька група використовували комп’ютерне програмне забезпечення для імітації умов міжзоряного середовища - простору між зірками - заповненого нанодіамантами. Вони виявили, що ці космічні алмази яскраво світяться в діапазоні інфрачервоного світла від 3,4 до 3,5 мкм і від 6 до 10 мкм, де Спітцер особливо чутливий.
Астрономи повинні мати можливість бачити небесні алмази, шукаючи їх унікальні "інфрачервоні відбитки пальців". Коли світло сусідньої зірки забирає молекулу, її зв’язки розтягуються, скручуються і згинаються, надаючи відмітний колір інфрачервоного світла. Подібно призмі, що розбиває біле світло у веселку, прилад інфрачервоного спектрометра Шпіцера розбиває інфрачервоне світло на його складові частини, що дозволяє вченим бачити світловий підпис кожної окремої молекули.
Учасники команди підозрюють, що в космосі ще не було помічено більше алмазів, оскільки астрономи не шукали потрібних інструментів у потрібних місцях. Алмази виготовлені з щільно пов'язаних атомів вуглецю, тому потрібно багато енергії ультрафіолетового світла, щоб змусити алмазні зв’язки згинатися і рухатися, створюючи інфрачервоний відбиток пальця. Таким чином, вчені прийшли до висновку, що найкраще місце, щоб побачити блиск космічних алмазів, підписом - саме поруч із гарячою зіркою.
Після того, як астрономи з'ясують, де шукати нанодіаманти, інша загадка з'ясовує, як вони формуються в середовищі міжзоряного простору.
"Космічні алмази утворюються в дуже інших умовах, ніж алмази утворюються на Землі", - каже Луї Алламандола, також Амес.
Він зазначає, що алмази на Землі утворюються під величезним тиском, глибоко всередині планети, де температура також дуже висока. Однак космічні алмази зустрічаються в холодних молекулярних хмарах, де тиск в мільярди разів нижчий, а температура нижче мінус 240 градусів Цельсія (мінус 400 градусів за Фаренгейтом).
"Тепер, коли ми знаємо, де шукати світяться нанодіаманти, інфрачервоні телескопи на зразок Спітцера можуть допомогти нам дізнатися більше про їх життя в космосі", - каже Алламандола.
Доповідь Bauschlichers на цю тему була прийнята для публікації в Astrophysical Journal. Алламандола був співавтором статті, а також Юфей Лю, Алессандра Рікка та Ендрю Л. Маттіода, також Еймс.
Лабораторія реактивного руху НАСА, Пасадена, штат Каліфорнія, керує місією космічного телескопа Спітцер для управління наукової місії NASA, Вашингтон. Наукові операції проводяться в Науковому центрі Спітцера в Каліфорнійському технологічному інституті, також в Пасадені. Caltech керує JPL для NASA.