การจำลองของฝุ่นระหว่างดวงดาว เครดิตรูปภาพ: OSU คลิกเพื่อดูภาพขยาย
นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ฮาร์ลานเอลลิสันเคยกล่าวไว้ว่าองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในจักรวาลคือไฮโดรเจนและความโง่เขลา
ในขณะที่คำตัดสินยังคงอยู่ในระดับความโง่เขลานักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่าไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีอยู่มากที่สุดในจักรวาล เมื่อพวกเขามองผ่านกล้องโทรทรรศน์พวกมันเห็นไฮโดรเจนในเมฆฝุ่นและก๊าซขนาดมหึมาระหว่างดาวฤกษ์ - โดยเฉพาะในบริเวณที่หนาแน่นกว่าซึ่งยุบตัวเพื่อก่อตัวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ใหม่
แต่ความลึกลับหนึ่งยังคงอยู่: ทำไมไฮโดรเจนในรูปโมเลกุลถึงได้มากขนาดนี้ - ด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมที่ถูกพันธะเข้าด้วยกัน - แทนที่จะเป็นอะตอมเดี่ยว? ไฮโดรเจนโมเลกุลนั้นมาจากไหน? นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตทเพิ่งตัดสินใจลองคิดดู
พวกเขาค้นพบว่ามีรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ดูเหมือนว่าพื้นผิวของเม็ดฝุ่นระหว่างดวงดาวนั้นราบเรียบหรือเป็นหลุมเป็นบ่อ - สามารถอธิบายได้ว่าทำไมมีไฮโดรเจนโมเลกุลจำนวนมากในจักรวาล พวกเขารายงานผลลัพธ์ของพวกเขาในการประชุมวิชาการระดับนานาชาติครั้งที่ 60 เรื่องโมเลกุลสเปคโตรสโคปีซึ่งจัดขึ้นที่มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตต
ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบอะตอมที่ง่ายที่สุดที่รู้จัก มันประกอบไปด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว นักวิทยาศาสตร์มักจะให้ไฮโดรเจนโมเลกุลอยู่เสมอเมื่อสร้างทฤษฎีเกี่ยวกับที่ซึ่งโมเลกุลที่ใหญ่กว่าและซับซ้อนกว่าในจักรวาลมาจากไหน แต่ไม่มีใครสามารถอธิบายได้ว่าอะตอมไฮโดรเจนจำนวนเท่าไรที่สามารถสร้างโมเลกุล - จนถึงปัจจุบัน
เมื่อพูดถึงการสร้างไฮโดรเจนโมเลกุลพื้นผิวของกล้องจุลทรรศน์ที่เหมาะจะมีลักษณะคล้ายกับความแบนของโอไฮโอและคล้ายกับเส้นขอบฟ้าของแมนฮัตตัน
สำหรับอะตอมไฮโดรเจนสองอันที่มีพลังงานเพียงพอที่จะเชื่อมติดกันในที่เย็นของอวกาศพวกเขาต้องพบกันบนพื้นผิวเป็นอันดับแรกเอริคเฮิร์สต์ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยที่มีชื่อเสียงในรัฐโอไฮโออธิบาย
แม้ว่านักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าฝุ่นอวกาศให้พื้นผิวที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาเคมี แต่การจำลองห้องปฏิบัติการของกระบวนการไม่เคยทำงาน อย่างน้อยพวกเขาก็ทำงานได้ไม่ดีพอที่จะอธิบายความสมบูรณ์ของไฮโดรเจนโมเลกุลที่นักวิทยาศาสตร์เห็นในอวกาศ
Herbst ศาสตราจารย์ฟิสิกส์เคมีและดาราศาสตร์ร่วมกับ Herma Cuppen นักวิจัยหลังปริญญาเอกและ Qiang Chang นักศึกษาปริญญาเอกทั้งทางฟิสิกส์เพื่อจำลองพื้นผิวฝุ่นบนคอมพิวเตอร์ จากนั้นพวกเขาก็จำลองการเคลื่อนที่ของอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมที่กลิ้งไปตามพื้นผิวที่แตกต่างกันจนกว่าพวกเขาจะเจอกันเพื่อสร้างโมเลกุล
ด้วยปริมาณฝุ่นที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าลอยอยู่ในอวกาศนักวิจัยรัฐโอไฮโอสามารถจำลองการสร้างไฮโดรเจนในปริมาณที่เหมาะสม แต่บนพื้นผิวที่เป็นหลุมเป็นบ่อเท่านั้น
เมื่อพูดถึงการสร้างไฮโดรเจนโมเลกุลโมเลกุลพื้นผิวของกล้องจุลทรรศน์ในอุดมคตินั้นไม่เหมือนความแบนของโอไฮโอและเหมือนเส้นขอบฟ้าของแมนฮัตตัน Herbst กล่าว
ปัญหาเกี่ยวกับการจำลองที่ผ่านมาดูเหมือนว่าพวกเขามักจะสันนิษฐานว่าพื้นผิวเรียบ
Cuppen เข้าใจว่าทำไม เมื่อคุณต้องการทดสอบบางอย่างการเริ่มต้นกับพื้นผิวที่เรียบจะเร็วและง่ายขึ้น? เธอพูด
เธอควรรู้ เธอเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์พื้นผิว แต่ก็ใช้เวลาหลายเดือนในการรวบรวมแบบจำลองฝุ่นเป็นหลุมเป็นบ่อและเธอยังคงทำงานเพื่อปรับแต่ง ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์คนอื่นจะสามารถใช้แบบจำลองเพื่อจำลองปฏิกิริยาทางเคมีอื่น ๆ ในอวกาศ
ในขณะเดียวกันนักวิทยาศาสตร์ของรัฐโอไฮโอกำลังร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานในสถาบันอื่น ๆ ที่กำลังผลิตและใช้พื้นผิวที่เป็นหลุมเป็นบ่อซึ่งเลียนแบบพื้นผิวของฝุ่นอวกาศ แม้ว่าอนุภาคฝุ่นในอวกาศจริงจะมีขนาดเล็กเท่ากับเม็ดทรายพื้นผิวที่มีขนาดใหญ่และมีค่าเล็กน้อยเหล่านี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทดสอบว่าพื้นผิวที่แตกต่างกันช่วยให้โมเลกุลไฮโดรเจนเกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการหรือไม่
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว OSU
