تولید اکسیژن در دنبالهدار 67P
مجله علمی ایلیاد - در سال ۲۰۱۵ دانشمندان اعلام کردند که در دنبالهدار 67P/چوریمیوف-گراسیمنکو اکسیژن مولکولی تشخیص دادهاند. این ستاره توسط فضاپیمای روزتا مورد مطالعه قرار گرفته است. به گفتهی دانشمندان، این کشف بزرگترین شگفتی مأموریت روزتا بوده است؛ کشفی که میتواند درک ما را دربارهی نحوهی شکلگیری منظومهی شمسی تغییر دهد. در حالی که وجود اکسیژن به صورت مولکولی در روی زمین معمول است، تاکنون در جاهای دیگر جهان بهندرت این شکل اکسیژن یافت شده است. در واقع اخترشناسان اکسیژن مولکولی را فقط دو بار خارج از منظومهی شمسی تشخیص داده بودند و تاکنون آنرا روی دنبالهداری نیافته بودند.
توضیح اولیهی پیدا شدن اکسیژن درون حلقههای گازی ضعیف در اطراف دنبالهدار این بوده است که اکسیژن از ابتدای تشکیل منظومهی شمسی در ۴.۶ میلیارد سال پیش، درون دنبالهدارها به صورت منجمد وجود داشته است. اعتقاد بر این است که در زمان نزدیکتر شدن دنبالهدار به خورشید اکسیژن آن ذوب شده است. محققین با استفاده از تواناییهای مهندس شیمی از دانشگاه کلتک که بر روی توسعهی میکروپروسسورها کار میکرده است، نظریهی خود را مجدداً بروزرسانی کردند.
«کنستانتینوس جیاپیس» از یافتههای روزتا شگفتزده شد؛ چراکه بهنظر میرسید که واکنشهای شیمیایی انجام شده بر روی سطح دنبالهدار 67P بسیار شبیه به آزمایشهایی بوده است که وی در آزمایشگاه خود بهمدت ۲۰ سال انجام میداده است. جیاپیس واکنشهای شیمیایی را که شامل اتمهای یونیزه شدهی پرسرعت و یا یونهای برخوردکننده با صفحات نیمه رسانا میشود را بهمنظور ساخت چیپهای کامپیوتری سریعتر و حافظههای دیجیتالی بزرگتر برای کامپیوترها و موبایلها انجام داده است.
نگاهی جزئیتر به تغییرات عجیب و غریب در دنبالهدار 67P
جیاپیس گفته است: «من کمکم به فضا علاقمند شده بودم و به دنبال مکانهایی میگشتم که در آنجا یونها با شتاب از صفحات دور شوند. پس از مشاهدهی اندازهگیریهایی که روزتا بر روی دنبالهدار انجام داده بود، این موضوع برای من در اولویت قرار گرفت. چیزی که من سالها روی آن مطالعه میکردم همان چیزی بود که بر روی دنبالهدار اتفاق میافتاد.» در مقالهای جدید، جیاپیس و همکارانش و «یونکسی یائوس»، از دانشگاه کلتک نظر دادهاند که اکسیژن مولکولی موجود در دنبالهدار 67P نیست؛ بلکه هماکنون طی فعل و انفعالاتی بین مولکولهای آبی که هستهی دنبالهدار را ترک میکنند و ذراتی که از خورشید میآیند، در حال تولید شدن است.
یائوس میگوید: «ما بهصورت آزمایشگاهی نشان دادهایم که ممکن است بهشکل دینامیکی بر روی سطوح موادی مانند آنهایی که در دنبالهدار یافت شدهاند، اکسیژن مولکولی تشکیل شود.» نحوهی عملکرد بدین شرح است؛ مولکولهای بخار آب همچنانکه توسط نور خورشید گرم میشوند شروع به دور شدن از دنبالهدار میکنند. این مولکولها توسط نورهای فرابنفش رسیده از خورشید یونیزه میشوند و سپس بادهای خورشیدی آب یونیزه شده را دوباره به سمت دنبالهدار هدایت میکند. با در نظر داشتن وجود پیوندهای اکسیژنی در خاک و مواد اکسیده شدهی موجود روی سطح دنبالهدار، وقتی که مولکولهای آب به سطح دنبالهدار برخورد میکنند، میتوانند اتم اکسیژنی را از آنها بردارند و با اکسیژن موجود درآب ترکیب شده و تشکیل اکسیژن مولکولی دهند.
محققین در مقالهی خود نوشتهاند: «این مکانیسم تولید با الگوهای گزارش شده در دنبالهدار تطابق دارد و آگاهی ما را در مورد نقش یونهای منفی پرانرژی نه تنها در دنبالهدارها بلکه در همهی اجسام فضایی نیز افزایش میدهد.» این مکانیسم تولید اکسیژن میتواند در بازهی وسیعی از موقعیتها اتفاق بیفتد.
قطعات پازلِ حیات در دنبالهدار
محققین در مقالهی خود نوشتهاند: «درک منشأ اکسیژن مولکولی در فضا برای تکامل جهان و منشأ زندگی بر روی زمین بسیار مهم است.» ممکن است آبهای پیدا شده طی فرآیند تشخیص اکسیژن در فضای سیارههای خارج از منظومهی شمسی نقطهی خیلی مهمی در وجود زندگی محسوب نشود؛ چراکه این فرآیند معدنی بدین معنی است که اکسیژن بدون وجود زندگی میتواند در فضا تولید شود. محققین اذعان دارند که ممکن است این یافتهها بر روی نحوهی تحقیقات محققینِ به دنبال نشانههای زندگی در سیارههای خارج از منظومهی شمسی در آینده تأثیر بگذارد.
جیاپیش میگوید: «زمانی که ما داشتیم آزمایشگاه خود را میساختیم، اصلاً نمیدانستیم ممکن است در نهایت از آن در تحقیقات فیزیک نجوم استفاده کنیم. این مکانیسم شیمیایی پایهای بر اساس واکنشهای «ایلی-ریدل» است. این واکنشها زمانی رخ میدهند که مولکولهای سریع با سطوح برخورد کنند و اتمهایی از خود بر جای بگذارند و تشکیل مولکولهای جدید بدهند. همهی شرایط لازم برای این واکنشها در دنبالهدار 67P وجود دارد.»
نوشته: نانسی آتکینسون
ترجمه: امید محمدی - مجله علمی ایلیاد