Kosmiczny lód mięknie pod wpływem nadfioletu

Powstały z zamarzniętej wody lód oraz związki organiczne można znaleźć zarówno na kometach, jak i asteroidach. Komety powstały z pierwotnego materiału, pyłu i gazy składających się na dysk protoplanetarny sprzed 4,6 miliarda lat

Badając materiały pochodzące z najwcześniejszego okresu istnienia Układu Słonecznego można zrozumieć, w jaki sposób powstawały planety i związki organiczne.

Naukowcy odkryli ten efekt, przywracając jednocześnie warunki do tworzenia dyskowej planety wczesnego Układu Słonecznego w środowisku laboratoryjnym, ujawniając, jak chemia organiczna może reagować na głębokie zamrożenie zewnętrznych regionów systemu i jak ziarna planet gromadzą się w materiale.

Odtwarzając warunki, w jakich powstawał Układ Słoneczny, zespół Shogo Tachibany z uniwersytetu Hokkaido w Sapporo (Japonia) prowadził badania nad mieszaniną wody (H2O), metanolu (CH3OH) oraz amoniaku (NH3) w bardzo niskiej temperaturze i pod wpływem promieniowania UV. Promieniowanie UV młodych gwiazd jest szczególnie mocne, dlatego wpływa na wszelkie reakcje chemiczne w materii otaczającej taką gwiazdę.

Zastosowana aparatura do niskotemperaturowej fotolizy, nazwana PICACHU, pozwoliła na kondensację gazów i lodu na pokrytym warstwą złota, miedzianym podłożu. Następnie uzyskany lód wystawiono na działanie promieniowania UV, jednocześnie podnosząc temperaturę. Wówczas naukowcy zaobserwowali dziwne właściwości uzyskanej z napromieniowanego lodu warstwy. W pozostałym organicznym osadzie pojawiły się dziury.

Bezpośrednia obserwacja wykazał, że naświetlony promieniowaniem UV lód zachowuje się jak ciecz – pojawiają się w nim bąbelki. W próbkach zawierających domieszki organiczne bąbelki pojawiały się w temperaturze od 65 do 150 stopni Kelvina, natomiast w czystym lodzie wodnym - od 50 od 140 st. Kelvina (w tym przypadku bąbelków było mniej). W lodzie nie poddanym działaniu UV bąbelki nie powstawały.

Takie „upłynnianie" lodu nie było wcześniej obserwowane. Naukowcy przypuszczają, że upłynnianie następuje w niskich temperaturach, ponieważ fotony UV niszczą wiązania pomiędzy cząsteczkami wody w lodzie. To tak zwane "tworzenie rodników" może zwiększyć mikroskopijną mobilność związków chemicznych, tworząc stan podobny do ciekłego.

Ciecz jest środowiskiem sprzyjającym reakcjom chemicznym, na przykład tworzeniu się cząsteczek organicznych. Ponadto działające jak klej lepkie drobiny pseudociekłego lodu zderzając się mogły szybko łączyć się w większe bryły, a następnie planety.(PAP)

autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/