Brakujące ogniwo, czyli woda utleniona w Kosmosie

Rho-Ophiuchi
Fotografia obłoków Rho Ophiuchi wykonana w Obserwatorium Paranal powstała po złożeniu trzech obrazów w filtrach : B, V i R. To właśnie w tym obszarze formowania gwiazd wykryto nadtlenek wodoru (czerwone kóleczko). Źródło ESO/S.Guisard
W materii międzygwiazdowej odkryto cząsteczki nadtlenku wodoru (H2O2).  Odkrycie daje odpowiedzi na pytania dotyczące brakującego ogniwa chemicznego między dwiema cząsteczkami kluczowymi dla życia: wody i tlenu. Nadtlenek wodoru odgrywa kluczową rolę w chemii wody i ozonu w atmosferze naszej planety. Bardziej znany jest jako tzw. woda utleniona, znana głównie ze swojego działania dezynfekującego lub jako rozjaśniacz do włosów. Związek został odkryty w kosmosie przez astronomów wykorzystujących dane z teleskopu APEX z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w Chile.

Odkrycia dokonała grupa astronomów za pomocą teleskopu Atacama Pathfinder Experiment (APEX), znajdującego się w chilijskich Andach, na wysokości 5000 metrów, na płaskowyżu Chajnantor.  Obserwacje skierowano na obszar w naszej Galaktyce, niedaleko gwiazdy Rho Ophiuchi, oddalonej o ok. 400 lat świetlnych. Obszar ten zawiera bardzo zimne (ok. -250C) i gęste obłoki kosmicznego gazu i pyłu, z którego powstają nowe gwiazdy. Obłoki te są głównie zbudowane z wodoru , ale zawierają także śladowe ilości innych pierwiastków, a te są głównym celem astronomów poszukujących molekuł w przestrzeni kosmicznej. Takie teleskopy jak APEX, które dokonują obserwacji na milimetrowych i submilimetrowych długościach fal, są znakomitym instrumentem odbierającym sygnały od tych cząsteczek.

Zespół astronomów znalazł charakterystyczny ‘podpis’ światła, które emitują cząstki nadtlenku wodoru pochodzące z części obłoków Rho Ophiuchi. Per Bergman, astronom z Obserwatorium Kosmicznego w Onsali, w Szwecji, powiedział, że odkrycie nadtlenku wodoru teleskopem APEX było sensacyjne. Naukowcy wiedzieli z badań laboratoryjnych, na jakich długościach fali szukać struktur, ale liczba nadtlenku wodoru w obłoku to zaledwie jedna cząsteczka na 10 miliardów cząsteczek wodoru, zatem ich wyłuskanie wymaga bardzo dokładnych obserwacji. Bergman jest głównym autorem publikacji na ten temat w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Nadtlenek wodoru (
H2O2) jest kluczową cząsteczką zarówno dla astronomów jak i chemików. Molekuła jest ściśle związana z dwiema innymi molekułami – tlenem i wodą, które mają istotne znaczenie dla życia. W związku z tym, że sądzi się,  że większość wody na Ziemi ma pochodzenie kosmiczne, naukowcy doznali ulgi, posiadając dowód na jej powstanie.

Prawdopodobnie nadtlenek wodoru powstaje w przestrzeni kosmicznej na powierzchni ziaren pyłu - drobnych cząsteczek podobnych do piasku i sadzy. Pył pełni rolę katalizatora umożliwiając połączenie wodoru (H) i cząsteczek tlenu (O2).  Kolejne reakcje nadtlenku wodoru z wodorem to prosty sposób na produkcję wody (H2O). Odkrycie nadtlenku wodoru pozwoli astronomom na lepsze zrozumienie procesu powstania wody we Wszechświecie. Odkrycie to pomoże zrozumieć także inną zagadkę materii międzygwiazdowej : dlaczego cząsteczki tlenu są tak trudne do wykrycia w kosmosie – znaleziono je dopiero w 2007 roku za pomocą satelity Odin.

"Jeszcze nie wiem w jaki sposób najważniejsze na Ziemi cząsteczki powstają w kosmosie" - powiedział Berengere Parise z Max Planck Institute for Radio Astronomy w Niemczech. "Jednak odkrycie nadtlenku wodoru pokazuje nam, że to kosmiczny pył jest brakującym składnikiem tego procesu".

Pełniejsza informacja o tych procesach będzie możliwa dopiero po serii dodatkowych obserwacji okolic  Ophiuchi i innych, podobnych obłoków formowania się nowych gwiazd, takimi teleskopami jak submilimetrowy ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) oraz badań w laboratoriach chemicznych na Ziemi.

APEX jest wspólnym  projektem Max-Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Obserwatorium Kosmicznego w Onsali (OSO) i ESO. Teleskop APEX   jest obsługiwany przez ESO.

9 lipca 2011
Źródło | Karolina Wojtkowska, Magda Siuda

Liczba odsłon: 1135