Gdzie podziała się siarka we Wszechświecie?

Siarka we Wszechświecie

Astronomowie od lat zastanawiali się, czemu siarka jest rozmieszcza we Wszechświecie w sposób inny niż pozostałe pierwiastki. Nowe badanie, wskazuje, że może łączyć się z amonem tworząc sól i przylegać do kosmicznego pyłu.

.Astronomowie z Leiden University wykazali w eksperymentach laboratoryjnych, że siarka może wiązać się z amonem w zimnych warunkach kosmicznych i tworzyć sól, która przykleja się do pyłu i kawałków gruzu. Powstała w ten sposób sól siarki nie tylko pomaga wyjaśnić tajemnicę brakującego gazu siarkowego, ale także zagadkowy jego szczyt w danych z instrumentu MIRI Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i innych teleskopów. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Przez ostatnie dwie dekady astrochemików zastanawiały dwie pozornie niewytłumaczalne tajemnice. Pierwszą z nich było to, że ilość lotnej siarki w gęstych chmurach i regionach gwiazdotwórczych jest znacznie niższa niż w bardziej rozrzedzonych regionach między gwiazdami – siarka zdawała się znikać. Drugą było to, że widmo światła podczerwonego z obszarów gwiazdotwórczych zawiera uderzający, ale niewyjaśniony jej pik.

Naukowcy zaproponowali rozwiązanie obu tajemnic jednocześnie – sól wodorosiarczku amonu. Astrochemicy poparli swoją propozycję eksperymentami laboratoryjnymi, które symulowały warunki kosmiczne. Obejmowały one ekstremalnie zimną temperaturę, w której został umieszczony pył, lód i gruz, a stosunkowo niewiele cząsteczek mogło reagować.

Eksperymenty wykazały, że lotny NH3 (amoniak) i lotny H2S (siarkowodór) szybko reagowały, tworząc NH4SH (sól wodorosiarczku amonu), gdy łączyły się w lodzie wokół cząstek pyłu. Wskazuje to, że w gęstych regionach gwiazdotwórczych część lotnej siarki jest uwięziona w pyle i kamykach. W rezultacie wydaje się, że siarka zniknęła.

Eksperymenty wykazały również, że sól wodorosiarczku amonu ma swój szczyt dokładnie w miejscu wcześniej niewyjaśnionego piku w danych z instrumentu MIRI na Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba. Wykryty szczyt pozwolił astronomom obliczyć, że do około 20 proc. brakującej siarki może być obecne w postaci soli siarki w pyle i kamykach.

.Badania zostały zainicjowane wynikami misji ESA Rosetta. Podczas niej sonda kosmiczna krążyła wokół komety 67P w latach 2014-2016. Analizy opublikowane pod koniec 2022 roku wykazały, że cząsteczki pyłu komety zawierały nieoczekiwanie wysoki poziom wodorosiarczku amonu.

Oprac. EG

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 16 stycznia 2025
Fot. NASA/ESA/CSA/M. Zamani (ESA/Webb)