Ένα παράξενο κοσμικό αντικείμενο με το παρατσούκλι «Το Ατύχημα» έδωσε στους επιστήμονες την πρώτη τους ματιά σε ένα σπάνιο μόριο με βάση το πυρίτιο, το οποίο αναμενόταν εδώ και καιρό στις ατμόσφαιρες του Δία, του Κρόνου και άλλων γιγάντιων πλανητών. Αυτός ο αμυδρός, αρχαίος καφέ νάνος - πολύ μικρός για να είναι αστέρι, πολύ μεγάλος για να είναι πλανήτης - ήταν τόσο ασυνήθιστος που μόνο το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb μπόρεσε να ξεδιαλύνει τη χημεία του. Ενάντια στις πιθανότητες, οι αστρονόμοι ανίχνευσαν σιλάνιο, ένα μόριο που είχε ξεφύγει από κάθε άλλη αναζήτηση.
Η Αναζήτηση για το Χαμένο Πυρίτιο
Γιατί το πυρίτιο, ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία στο σύμπαν, ήταν τόσο δύσκολο να ανιχνευθεί στις ατμόσφαιρες του Δία, του Κρόνου και παρόμοιων αερίων πλανητών που περιστρέφονται γύρω από μακρινά αστέρια; Μια πρόσφατη μελέτη που βασίζεται σε δεδομένα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb της NASA προσφέρει μια νέα ένδειξη. Η έρευνα επικεντρώνεται σε ένα παράξενο αντικείμενο που εντοπίστηκε τυχαία το 2020 και ονομάστηκε «Το Ατύχημα».
Το Ατύχημα είναι αυτό που οι αστρονόμοι αποκαλούν καφέ νάνο, μια σφαίρα αερίου πολύ μικρή για να αναφλεγεί ως άστρο, αλλά πολύ μεγάλη για να θεωρηθεί πλανήτης. Ακόμα και σε αυτήν την ασυνήθιστη κατηγορία, ξεχωρίζει. Η ατμόσφαιρά του παρουσιάζει ένα περίεργο μείγμα χαρακτηριστικών, μερικά από τα οποία συνήθως συναντώνται σε νεαρούς καφέ νάνους και άλλα συνήθως συνδέονται με πολύ παλαιότερους.
Λόγω αυτού του συγκεχυμένου μείγματος, διέφυγε των τυπικών τεχνικών ανίχνευσης μέχρι πριν από περίπου πέντε χρόνια, όταν ένας εθελοντής το ανακάλυψε ενώ έψαχνε δεδομένα της NASA στο πλαίσιο του Backyard Worlds: Planet 9. Αυτό το πρόγραμμα επιστήμης των πολιτών επιτρέπει στους συμμετέχοντες σε όλο τον κόσμο να αναζητούν κρυμμένα αντικείμενα χρησιμοποιώντας εικόνες από το αποσυρμένο NEOWISE της NASA (Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer), το οποίο λειτουργούσε από το Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στη Νότια Καλιφόρνια.
Τηλεσκόπιο Webb Εντοπίζει το Απροσδόκητο
Το Ατύχημα είναι τόσο αμυδρό και περίεργο που οι ερευνητές χρειάστηκαν το πιο ισχυρό διαστημικό παρατηρητήριο της NASA, το Webb, για να μελετήσουν την ατμόσφαιρά του. Μεταξύ πολλών εκπλήξεων, βρήκαν στοιχεία για ένα μόριο που αρχικά δεν μπορούσαν να αναγνωρίσουν. Αποδείχθηκε ότι ήταν ένα απλό μόριο πυριτίου που ονομάζεται σιλάνιο (SiH4). Οι ερευνητές ανέμεναν εδώ και καιρό - αλλά δεν κατάφεραν - να βρουν σιλάνιο όχι μόνο στους γίγαντες αερίου του ηλιακού μας συστήματος, αλλά και στις χιλιάδες ατμόσφαιρες που ανήκουν σε καφέ νάνους και στους γίγαντες αερίου που περιστρέφονται γύρω από άλλα αστέρια. Το Ατύχημα είναι το πρώτο τέτοιο αντικείμενο όπου έχει εντοπιστεί αυτό το μόριο.
Οι επιστήμονες είναι αρκετά βέβαιοι ότι το πυρίτιο υπάρχει στις ατμόσφαιρες του Δία και του Κρόνου, αλλά ότι είναι κρυμμένο. Δεσμευμένο με οξυγόνο, το πυρίτιο σχηματίζει οξείδια όπως ο χαλαζίας που μπορούν να σπείρουν σύννεφα σε θερμούς γίγαντες αερίου, μοιάζοντας με καταιγίδες σκόνης στη Γη. Σε ψυχρότερους γίγαντες αερίου όπως ο Δίας και ο Κρόνος, αυτοί οι τύποι νεφών θα βυθίζονταν πολύ κάτω από ελαφρύτερα στρώματα υδρατμών και νεφών αμμωνίας, μέχρις ότου τυχόν μόρια που περιέχουν πυρίτιο βρεθούν βαθιά στην ατμόσφαιρα, αόρατα ακόμη και στο διαστημόπλοιο που έχει μελετήσει αυτούς τους δύο πλανήτες από κοντά.
Ο Καφέ Νάνος του Ατυχήματος
Μερικοί ερευνητές έχουν επίσης υποστηρίξει ότι ελαφρύτερα μόρια πυριτίου, όπως το σιλάνιο, θα πρέπει να βρίσκονται υψηλότερα σε αυτά τα ατμοσφαιρικά στρώματα, αφήνοντας πίσω τους ίχνη αλευριού στο τραπέζι ενός αρτοποιού. Το γεγονός ότι τέτοια μόρια δεν έχουν εμφανιστεί πουθενά εκτός από έναν μόνο, ιδιόμορφο καφέ νάνο υποδηλώνει κάτι για τη χημεία που συμβαίνει σε αυτά τα περιβάλλοντα.
«Μερικές φορές είναι τα ακραία αντικείμενα που μας βοηθούν να κατανοήσουμε τι συμβαίνει στα συνηθισμένα», δήλωσε ο Faherty, ερευνητής στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας στη Νέα Υόρκη και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης.
Ένα Αρχαίο Κοσμικό Λείψανο
Βρίσκεται περίπου 50 έτη φωτός από τη Γη, το Ατύχημα πιθανότατα σχηματίστηκε πριν από 10 έως 12 δισεκατομμύρια χρόνια, καθιστώντας το έναν από τους παλαιότερους καφέ νάνους που έχουν ανακαλυφθεί ποτέ. Το σύμπαν είναι περίπου 14 δισεκατομμυρίων ετών και την εποχή που αναπτύχθηκε το Ατύχημα, το σύμπαν περιείχε κυρίως υδρογόνο και ήλιο, με ίχνη άλλων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του πυριτίου. Για αιώνες, στοιχεία όπως ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο σφυρηλατήθηκαν στους πυρήνες των αστεριών, έτσι ώστε οι πλανήτες και τα αστέρια που σχηματίστηκαν πιο πρόσφατα να διαθέτουν περισσότερα από αυτά τα στοιχεία.
Οι παρατηρήσεις του Webb για το Ατύχημα επιβεβαιώνουν ότι το σιλάνιο μπορεί να σχηματιστεί σε καφέ νάνους και πλανητικές ατμόσφαιρες. Το γεγονός ότι το σιλάνιο φαίνεται να λείπει σε άλλους καφέ νάνους και γιγάντιους πλανήτες αερίου υποδηλώνει ότι όταν υπάρχει διαθέσιμο οξυγόνο, συνδέεται με το πυρίτιο με τόσο υψηλό ρυθμό και τόσο εύκολα, που ουσιαστικά δεν απομένει πυρίτιο για να συνδεθεί με υδρογόνο. και σχηματίζουν σιλάνιο.
Γιατί λοιπόν υπάρχει σιλάνιο στο "Ατύχημα"; Οι συγγραφείς της μελέτης υποθέτουν ότι οφείλεται στο γεγονός ότι υπήρχε πολύ λιγότερο οξυγόνο στο σύμπαν όταν σχηματίστηκε ο αρχαίος καφέ νάνος, με αποτέλεσμα λιγότερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρά του για να καταβροχθίσει όλο το πυρίτιο. Το διαθέσιμο πυρίτιο θα είχε συνδεθεί με υδρογόνο, με αποτέλεσμα το σιλάνιο.
Ένα Σύμπαν Εκπλήξεων
Οι καφέ νάνοι είναι συχνά πιο εύκολο να μελετηθούν από τους γιγάντιους εξωπλανήτες αερίου, επειδή το φως από έναν μακρινό πλανήτη συνήθως πνίγεται από το αστέρι γύρω από το οποίο βρίσκονται σε τροχιά, ενώ οι καφέ νάνοι γενικά πετούν μόνοι. Και τα μαθήματα που αντλούνται από αυτά τα αντικείμενα επεκτείνονται σε όλα τα είδη πλανητών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων εκτός του ηλιακού μας συστήματος που μπορεί να παρουσιάζουν πιθανά σημάδια κατοικησιμότητας.
«Για να είμαστε σαφείς, δεν βρίσκουμε ζωή σε καφέ νάνους», δήλωσε ο Faherty. «Αλλά σε υψηλό επίπεδο, μελετώντας όλη αυτή την ποικιλία και πολυπλοκότητα στις πλανητικές ατμόσφαιρες, προετοιμάζουμε τους επιστήμονες που μια μέρα θα πρέπει να κάνουν αυτό το είδος χημικής ανάλυσης για βραχώδεις, πιθανώς παρόμοιους με τη Γη πλανήτες. Μπορεί να μην περιλαμβάνει συγκεκριμένα πυρίτιο, αλλά θα λάβουν δεδομένα που είναι περίπλοκα και συγκεχυμένα και δεν ταιριάζουν στα μοντέλα τους, όπως ακριβώς κάνουμε εμείς. Θα πρέπει να αναλύσουν όλες αυτές τις πολυπλοκότητες αν θέλουν να απαντήσουν σε αυτά τα μεγάλα ερωτήματα».
www.worldenergynews.gr
