За пръв път извън лаборатория: В Космоса е открит странен лед

В глеждайки се в Chamaeleon I, част от пространството, известна като детска градина за звезди, "Джеймс Уеб" (James Webb Space Telescope) откри спектъра на лед, в който водните молекули са само частично свързани. Известно като "висящи ОН", това показва наличието на водни молекули, които не са се свързали с всички свои съседи, както може да се случи, когато ледът е нечист или порест.

Според градския фолклор в езика на инуитите има десетки имена на лед и сняг, които отразяват тяхното повсеместно присъствие в живота на говорещите този език. Твърдението може и да не е вярно, но учените са категоризирали много различни видове воден лед, толкова разнообразни са начините, по които любопитната молекула H₂O може да се подреди. Следи от няколко от тях са открити извън пределите на Земята. 

Един от видовете лед се появява, когато ледът образува грапави повърхности в много малък мащаб и някои молекули се свързват с по-малко от максималните четири съседи, известни като "висящи ОН", защото потенциалната връзка остава висяща. "висящи ОН" се появява най-често, когато водата се намира на повърхността на лед, направен от смес от H₂O и други молекули. Такъв вид лед е направен в лаборатории, което позволява на астрономите да наблюдават спектъра, който се получава, когато светлината прониква през него. От 90-те години на миналия век същият спектър е търсен с телескопи, но за откриването му беше необходим "Джеймс Уеб"​.

Винаги е било трудно да се открие сигналът от висящия лед OH, тъй като характерните части от спектъра, които той произвежда, са до голяма степен блокирани от нашата атмосфера. Космическите телескопи, работещи в инфрачервения диапазон преди началото на проекта "Джеймс Уеб", очевидно нямаха достатъчно чувствителност и разделителна способност, за да открият примери.

Въпреки това астрономите продължиха да работят, защото наличието на висящ OH лед показва силно порести "пухкави" ледени зърна, за които се смята, че играят ключова роля в процеса на образуване на планетите. Спектрите, направени от "Джеймс Уеб" на Chamaeleon I, разкриват абсорбционни линии с дължини на вълните 2,703 и 2,753 μm - предварително идентифицирани признаци на висящ OH, на няколко места.

Екипът, който стои зад това откритие, предполага, че линията 2,703 μm се получава от капчици върху зърна от почти чист воден лед, докато линията 2,753 μm идва от лед със значителни примеси, вероятно замразен въглероден оксид или въглероден диоксид.

"Откриването на характеристиката на висящата връзка на водата в ледените мантии демонстрира важността на лабораторната астрофизика за интерпретиране на данните от "Джеймс Уеб". Подробната информация за физичните свойства на наблюдаваните ледове все още изисква широка подкрепа от лабораторията, за да се разграничат спектралните свойства, наблюдавани в плътните области на междузвездната среда и протопланетните дискове", казва в изявление д-р Барбара Микела Джулиано от института "Макс Плак".

"Високата чувствителност на JWST, заедно с впечатляващия напредък в лабораторната астрофизика, най-накрая ни позволява да изучим в детайли физическата структура и химическия състав на междузвездните ледове", каза професор Паола Казели.

"Това е от решаващо значение за осигуряване на строги ограничения за химико-динамичното моделиране, необходими за реконструиране на нашата астрохимична история - от междузвездните облаци през протопланетните дискове до звездни системи като нашата. Вълнуващо е да участваме в това начинание", споделя още Казели.

Пухкавите ледени зърна позволяват на повърхността им да се прикрепят по-широк спектър от молекули и по този начин да възникне по-сложна химия много преди да се е формирала планетата. Това е в съответствие с откритите спектри от химикали, които понякога са изненадвали със своята сложност. Потвърждавайки наличието на висящи ОН, а следователно и на пухкави зърна в Chamaeleon I, Джулиано, Казели и съавторите са предоставили важна характеристика, която да бъде включена в моделите на еволюцията на протопланетните дискове.

След като са направили пробив, авторите се надяват да продължат, изследвайки моделите на местата, където се наблюдават и не се наблюдават висящи ОН, както и да проследят различните типове по фините разлики в дължината на вълната.

Не пропускайте най-важните новини - последвайте ни в Google News Showcase