Защо има толкова малко кислород в Космоса?

Дишаме го постоянно, но в Космоса почти няма молекули кислород, познати като О₂.

През 1998 г. НАСА дори изстреляла сателит, който трябвало да открие големи количества кислород, но не станало така. Тогава учените се притеснили, че апаратът не работи, и го насочили към Земята.

Сега нов експеримент, този път наземен, разкрил защо тази животворна молекула се среща толкова рядко в Космоса – защото кислородните атоми се захващат здраво за звездния прах, което ги възпира да се свързват и да образуват кислородни молекули.

Откритието би трябвало да даде по-добър поглед върху това какви химични състояния се проявяват при формирането на планетите и звездите, пише Science.

Кислородът е третият най-разпространен елемент във Вселената след водорода и хелия и през 1970 г. астрономите предсказали, че молекулата кислород ще бъде третата най-разпространена молекула след въглеродния оксид (CO) и молекулата на водорода (H₂).

Определено не е. Всъщност астрономите са открили космически молекули кислород само на две места – мъглявината Орион и облака Ро-Офиучи. Но дори и там молекулата е доста по-рядко срещана, отколкото е предполагано. Например съотношението между кислородните и водородните молекули в мъглявината Орион е едно към милион.

За да обяснят този недостиг, астрономите наскоро предположили, че кислородните атоми се свързват здраво с частиците прах, които бомбардират космическите облаци. „Всеки знае, че енергията на свързване на атомите кислород е много важна“, казва Джао Хе, експериментален астрофизик в университета Сиракуза в Ню Йорк. „Но нямаше експериментално измерение на този параметър.“

Сега Хе и колегите му са намерили това число. Учените затоплили два вида твърди вещества – лед от вода и силикат, за да видят как кислородните атоми напускат. Енергията на свързване на кислорода е два пъти повече от това, което учените пресметнали преди десетилетия – 0.14 електронволта за леда и 0.16 за силиката, съобщават в The Astrophysical Journal.

Това е достатъчно, за да задържа кислородните атоми прикрепени към звездния прах, ако я няма минималната топлина на космическите облаци, която да ги отмести. Орион може да дължи малкото си количество молекули кислород на ударна вълна, която е разкъсала връзката между атомите и праховите частици. Въздухът на Земята е богат на кислород заради растенията и дърветата.

„Това е много важно измерване. То обяснява много“ , споделя Гари Мелник, астрофизик в Харвард-Смитсъниънския център по астрофизика в Кеймбридж, Масачузетс, който наскоро предсказал, че енергията на свързване ще е толкова висока.

Кислородните атоми, които се отделят от космическия прах, могат да се свързват помежду си и да създават молекули. Но когато атомите кислород са захванати за праховите частици, те се свързват с водородни атоми и създават лед (H₂O). Водата може да стане част от астероиди, комети и планети и да дава възможности за появяване на живот.

Пол Голдсмит, астроном в Лабораторията по ракетни технологии в Пасадена, Калифорния, прекарва повече от четвърт век в търсене на молекули кислород в Космоса, когато накрая европейската космическа обсерватория Хершел изследвала мъглявината Орион през 2010 г. и отчела наличие на неуловимата молекула.

„Може би не трябваше да отделям толкова време на търсенето ѝ, но с лабораторните данни и тези на Хершел сега наистина можем да кажем, че разбираме това явление.“