جعل العثور على الماس في النيازك العلماء يفكرون بجدية في كيفية حدوثها في الفضاء. يُظهر مفهوم الفنانين هذا عددًا كبيرًا من الماس بجوار نجم ساخن. الصورة بواسطة ناسا / JPL- Caltech.
قد يكون الماس نادرًا على الأرض ، ولكنه شائع بشكل مدهش في الفضاء - ويقول علماء في مركز ناسا أميس للأبحاث التابع لناسا في موفيت فيلد بولاية كاليفورنيا إن أعين الأشعة تحت الحمراء الحساسة للغاية في ناسا Spitzer Space Telescope هي مثالية لاستكشافها.
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 فلكية يمكن أن يحتوي على ما يصل إلى 10،000 تريليون نانو من 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 ميكرون ، 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 مطياف Spitzers بالأشعة تحت الحمراء بتقسيم ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى الأجزاء المكونة لها ، مما يسمح للعلماء برؤية 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 انحناء روابط الماس وتحريكها ، مما ينتج بصمة الأشعة تحت الحمراء. وهكذا ، استنتج العلماء أن أفضل مكان لرؤية تألق توقيع الماس في الفضاء هو بجوار النجم الحار.
ما إن يكتشف علماء الفلك مكان البحث عن الماسات النانوية ، يكتشف لغز آخر كيف يتشكلون 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 ، يتم العثور على الماس الفضاء في السحب الجزيئية الباردة حيث الضغوط أقل بمليارات المرات ودرجات الحرارة أقل من 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 يمكن أن تساعدنا في معرفة المزيد عن حياتهم في الفضاء".
تم قبول ورقة Bauschlichers 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 لمديرية مهمة ناسا العلمية بواشنطن. يتم إجراء العمليات العلمية في مركز سبيتزر للعلوم بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وكذلك في باسادينا. Caltech تدير JPL لشركة ناسا.