Η εύρεση διαμαντιών σε μετεωρίτες έκανε τους επιστήμονες να σκεφτούν σοβαρά για το πώς θα μπορούσαν να συμβούν στο διάστημα. Αυτή η ιδέα των καλλιτεχνών δείχνει ένα πλήθος διαμαντιών δίπλα σε ένα ζεστό αστέρι. Εικόνα από τη NASA / JPL-Caltech.
Τα διαμάντια μπορεί να είναι σπάνια στη Γη, αλλά εκπληκτικά κοινά στο διάστημα - και τα υπερευαίσθητα υπέρυθρα μάτια του διαστημικού τηλεσκοπίου Spitzer της NASA είναι ιδανικά για να τα αναζητήσουν, λένε οι επιστήμονες στο Κέντρο Έρευνας Ames της NASA στο Moffett Field, Καλιφόρνια.
Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστών, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια στρατηγική για την εύρεση διαμαντιών στο διάστημα που είναι μόνο ένα νανόμετρο (ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου) σε μέγεθος. Αυτοί οι πολύτιμοι λίθοι είναι περίπου 25.000 φορές μικρότεροι από έναν κόκκο άμμου, πολύ μικρό για ένα δαχτυλίδι αρραβώνων. Αλλά οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια θα μπορούσαν να δώσουν πολύτιμες πληροφορίες για το πώς αναπτύσσονται στον Κόσμο τα πλούσια σε άνθρακα μόρια, η βάση της ζωής στη Γη.
Οι επιστήμονες άρχισαν να σκεφτούν σοβαρά την παρουσία διαμαντιών στο διάστημα στη δεκαετία του 1980, όταν μελέτες μετεωριτών που συνέτριψαν στη Γη αποκάλυψαν πολλά μικροσκοπικά διαμάντια μεγέθους νανομέτρου. Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι το 3% του συνολικού άνθρακα που βρέθηκε σε μετεωρίτες ήρθε με τη μορφή νανοδιαμαντών. Αν οι μετεωρίτες αντικατοπτρίζουν την περιεκτικότητα σε σκόνη στο διάστημα, οι υπολογισμοί δείχνουν ότι μόνο ένα γραμμάριο σκόνης και αερίου σε ένα κοσμικό σύννεφο θα μπορούσε να περιέχει έως και 10.000 τρισεκατομμύρια nanodiamonds.
"Το ερώτημα που μας τίθεται πάντα είναι, αν τα νανοδιαμαντάσματα είναι άφθονα στο διάστημα, γιατί δεν τα βλέπαμε πιο συχνά;" λέει ο Charles Bauschlicher του ερευνητικού κέντρου Ames. Έχουν εντοπιστεί μόνο δύο φορές. "Η αλήθεια είναι ότι απλά δεν γνωρίζαμε αρκετά για τις υπέρυθρες και τις ηλεκτρονικές τους ιδιότητες για να ανιχνεύσουμε τα δακτυλικά τους αποτυπώματα".
Για να λύσει αυτό το δίλημμα, ο Bauschlicher και η ερευνητική του ομάδα χρησιμοποίησαν λογισμικό ηλεκτρονικών υπολογιστών για την προσομοίωση των συνθηκών του διαστρικού μέσου - του χώρου μεταξύ των αστεριών - γεμάτου με νανοδιαμαντάσματα. Διαπίστωσαν ότι αυτά τα διαμάντια κοσμούν φωτεινά σε περιοχές υπέρυθρου φωτός από 3,4 έως 3,5 μικρά και 6 έως 10 μικρά, όπου ο Spitzer είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος.
Οι αστρονόμοι θα πρέπει να μπορούν να δουν ουράνιοι διαμάντι αναζητώντας τα μοναδικά "δακτυλικά αποτυπώματα υπερύθρων". Όταν το φως από ένα κοντινό αστέρι zaps ένα μόριο, οι δεσμοί του τεντώνονται, συστροφή και flex, δίνοντας ένα διακριτικό χρώμα του υπέρυθρου φωτός. Όπως ένα πρίσμα που σπάζει το λευκό φως σε ένα ουράνιο τόξο, το Spitzers υπέρυθρο όργανο φασματόμετρου διασπά το υπέρυθρο φως στα συστατικά μέρη του, επιτρέποντας στους επιστήμονες να δουν την ελαφριά υπογραφή κάθε μεμονωμένου μορίου.
Τα μέλη της ομάδας υποπτεύονται ότι περισσότερα διαμάντια δεν έχουν εντοπιστεί στο διάστημα, αλλά επειδή οι αστρονόμοι δεν έχουν ψάξει στα σωστά σημεία με τα κατάλληλα όργανα. Τα διαμάντια είναι κατασκευασμένα από σφιχτά δεσμευμένα άτομα άνθρακα, οπότε χρειάζεται πολύ φως υπεριώδους υψηλής ενέργειας για να προκαλέσουν κάμψη και κίνηση των δεσμών του διαμαντιού, παράγοντας ένα αποτύπωμα υπερύθρων. Έτσι, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το καλύτερο μέρος για να δείτε μια λάμψη υποτίμησης διαμαντιών είναι ακριβώς δίπλα σε ένα ζεστό αστέρι.
Μόλις οι αστρονόμοι καταλάβουν από πού να αναζητήσουν τα νανοδιαμάντια, ένα άλλο μυστήριο υπολογίζει πώς σχηματίζονται στο περιβάλλον του διαστρικό χώρο.
"Τα διαμάντια διαστήματος σχηματίζονται υπό πολύ διαφορετικές συνθήκες από ότι τα διαμάντια σχηματίζονται στη Γη", λέει ο Louis Allamandola, επίσης της Ames.
Σημειώνει ότι τα διαμάντια στη Γη σχηματίζονται υπό τεράστια πίεση, βαθιά μέσα στον πλανήτη, όπου οι θερμοκρασίες είναι επίσης πολύ υψηλές. Ωστόσο, τα διαμάντια διαστήματος βρίσκονται σε ψυχρά μοριακά σύννεφα, όπου οι πιέσεις είναι δισεκατομμύρια φορές χαμηλότερες και οι θερμοκρασίες είναι κάτω από τους -80 ° C (μείον 400 βαθμούς Φαρενάιτ).
"Τώρα που γνωρίζουμε πού να αναζητήσουμε λαμπερά nanodiamonds, τα υπέρυθρα τηλεσκόπια όπως ο Spitzer μπορούν να μας βοηθήσουν να μάθουμε περισσότερα για τη ζωή τους στο διάστημα", λέει ο Allamandola.
Το έγγραφο Bauschlichers για αυτό το θέμα έχει γίνει δεκτό για δημοσίευση στην Astrophysical Journal. Η Allamandola ήταν συν-συγγραφέας στο χαρτί, μαζί με τον Yufei Liu, την Alessandra Ricca και τον Andrew L. Mattioda, επίσης από την Ames.
Το Εργαστήριο Προωθητικής Πίεσης της NASA, Πασαντένα, Καλιφόρνια, διαχειρίζεται την αποστολή του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Spitzer για τη Διεύθυνση Επιστημών της Επιστήμης της NASA, Ουάσινγκτον. Οι δραστηριότητες της επιστήμης διεξάγονται στο Επιστημονικό Κέντρο Spitzer στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, επίσης στην Pasadena. Η Caltech διαχειρίζεται τη JPL για τη NASA.