A kozmikus por keletkezésének oka. A kozmikus por hatása a felső légkörre
A kozmikus port, összetételét és tulajdonságait kevesen ismerik azok, akik nem vesznek részt a földönkívüli űrkutatásban. Egy ilyen jelenség azonban nyomokat hagy bolygónkon! Nézzük meg közelebbről, honnan származik, és hogyan befolyásolja a földi életet.
Kozmikus por koncepció
Az űrpor a Földön leggyakrabban az óceán fenekének bizonyos rétegeiben, a bolygó sarki régióinak jégtábláiban, tőzeglerakódásokban, nehezen elérhető sivatagi területeken és meteoritkráterekben található. Ennek az anyagnak a mérete kisebb, mint 200 nm, ami problémássá teszi a vizsgálatát.
A kozmikus por fogalma jellemzően megkülönbözteti a csillagközi és a bolygóközi fajtákat. Mindez azonban nagyon feltételhez kötött. A jelenség tanulmányozásának legkényelmesebb módja az űrből származó por tanulmányozása a Naprendszer határain vagy azon túl.
Az objektum tanulmányozásának problémás megközelítésének oka, hogy a földönkívüli por tulajdonságai drámaian megváltoznak, amikor egy csillag, például a Nap közelében van.
A kozmikus por eredetének elméletei
A kozmikus porfolyamok folyamatosan támadják a Föld felszínét. Felmerül a kérdés, honnan származik ez az anyag. Eredete sok vitát vált ki a terület szakértői között.
A kozmikus por képződésének következő elméletei különböztethetők meg:
- Az égitestek bomlása. Egyes tudósok úgy vélik, hogy a kozmikus por nem más, mint aszteroidák, üstökösök és meteoritok pusztulásának eredménye.
- Protoplanetáris típusú felhő maradványai. Létezik egy verzió, amely szerint a kozmikus port a protoplanetáris felhő mikrorészecskéi közé sorolják. Ez a feltételezés azonban kétségeket vet fel a finoman eloszlatott anyag törékenysége miatt.
- Egy robbanás eredménye a csillagokon. Ennek a folyamatnak az eredményeként egyes szakértők szerint erőteljes energia- és gázfelszabadulás következik be, ami kozmikus por képződéséhez vezet.
- Maradék jelenségek új bolygók kialakulása után. Az úgynevezett építési „szemét” a por megjelenésének alapja lett.
A kozmikus por fő típusai
Jelenleg nincs specifikus besorolás a kozmikus portípusokra. Az alfajok megkülönböztethetők a mikrorészecskék vizuális jellemzői és elhelyezkedése alapján.
Tekintsük a légkörben lévő kozmikus por hét csoportját, amelyek külső mutatókban különböznek egymástól:
- Szabálytalan alakú szürke töredékek. Ezek meteoritok, üstökösök és 100-200 nm-nél nem nagyobb aszteroidák ütközése utáni maradványjelenségek.
- Salak- és hamuszerű képződmény részecskéi. Az ilyen objektumokat csak külső jelek alapján nehéz azonosítani, mivel a Föld légkörén való áthaladás után változásokon mentek keresztül.
- A szemcsék kerek formájúak, paramétereik hasonlóak a fekete homokhoz. Külsőleg magnetitporhoz (mágneses vasérchez) hasonlítanak.
- Kis fekete karikák jellegzetes fényességgel. Átmérőjük nem haladja meg a 20 nm-t, így a tanulmányozásuk fáradságos feladat.
- Nagyobb, azonos színű, érdes felületű golyók. Méretük eléri a 100 nm-t, és lehetővé teszi összetételük részletes tanulmányozását.
- Bizonyos színű golyók, túlnyomórészt fekete-fehér tónusokkal, gázzárványokkal. Ezek a kozmikus eredetű mikrorészecskék szilikát bázisból állnak.
- Heterogén szerkezetű golyók üvegből és fémből. Az ilyen elemeket 20 nm-en belüli mikroszkopikus méret jellemzi.
- Az intergalaktikus térben található por. Ez a típus bizonyos számítások során torzíthatja a távolságok méreteit, és képes megváltoztatni az űrobjektumok színét.
- Formációk a galaxisban. Az ezeken a határokon belüli tér mindig megtelik a kozmikus testek pusztulásából származó porral.
- Az anyag a csillagok között összpontosul. A legérdekesebb a héj és a szilárd konzisztenciájú mag jelenléte miatt.
- Egy bizonyos bolygó közelében található por. Általában egy égitest gyűrűrendszerében található.
- Porfelhők a csillagok körül. Magának a csillagnak a keringési útvonala mentén keringenek, visszaverik a fényét, és ködöt hoznak létre.
- Metal banda. Ennek az alfajnak a fajsúlya meghaladja az öt grammot köbcentiméterenként, és az alapjuk főként vasból áll.
- Szilikát alapú csoport. Az alap körülbelül három gramm/köbcentiméter fajsúlyú átlátszó üveg.
- Vegyes csoport. Ennek az asszociációnak a neve is jelzi az üveg és vas mikrorészecskék jelenlétét a szerkezetben. Az alap mágneses elemeket is tartalmaz.
- Gömbök üreges töltelékkel. Ez a faj gyakran megtalálható meteorit-lecsapódási helyeken.
- Fémképződésű gömbök. Ennek az alfajnak kobaltból és nikkelből álló magja, valamint oxidált héja van.
- Homogén felépítésű golyók. Az ilyen szemek oxidált héjjal rendelkeznek.
- Szilikát alapú golyók. A gázzárványok jelenléte közönséges salak és néha hab megjelenését kelti.
Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ezek a besorolások nagyon önkényesek, de bizonyos iránymutatásként szolgálnak az űrből származó portípusok meghatározásához.
A kozmikus por komponenseinek összetétele és jellemzői
Nézzük meg közelebbről, miből áll a kozmikus por. Van egy bizonyos probléma e mikrorészecskék összetételének meghatározásakor. A gáznemű anyagokkal ellentétben a szilárd anyagok folyamatos spektrummal rendelkeznek, viszonylag kevés elmosódott sávval. Ennek eredményeként a kozmikus porszemcsék azonosítása nehézzé válik.
A kozmikus por összetételét ennek az anyagnak a fő modelljeinek példáján lehet figyelembe venni. Ide tartoznak a következő alfajok:
- Jégrészecskék, amelyek szerkezete tartalmaz egy tűzálló tulajdonságú magot. Egy ilyen modell héja könnyű elemekből áll. A nagy részecskék mágneses elemekkel rendelkező atomokat tartalmaznak.
- Az MRN modell, melynek összetételét a szilikát és grafit zárványok jelenléte határozza meg.
- Oxid kozmikus por, amely magnézium, vas, kalcium és szilícium kétatomos oxidjain alapul.
- Fémes kialakítású golyók. Az ilyen mikrorészecskék összetétele tartalmaz egy elemet, például nikkelt.
- Fémgolyók vas jelenlétében és nikkel hiányában.
- Szilikon alapú körök.
- Szabálytalan alakú vas-nikkel golyók.
A talajok termékenyek a kozmikus anyagok jelenlétére. Különösen sok gömböt találtak azokon a helyeken, ahol meteoritok hullottak. Az alapjuk a nikkel és a vas, valamint különféle ásványok, például troilit, kohenit, szteatit és egyéb összetevők voltak.
A gleccserek a világűrből származó idegeneket is megolvasztják tömbjeikben lévő por formájában. Szilikát, vas és nikkel szolgál a talált gömbök alapjául. Az összes bányászott részecskét 10 egyértelműen meghatározott csoportba soroltuk.
A vizsgált objektum összetételének meghatározásában és a földi eredetű szennyeződésektől való megkülönböztetésében adódó nehézségek további kutatások előtt hagyják nyitva ezt a kérdést.
A kozmikus por hatása az életfolyamatokra
Ennek az anyagnak a hatását a szakemberek még nem tanulmányozták teljesen, ami nagyszerű lehetőségeket kínál az ilyen irányú további tevékenységekre. Egy bizonyos magasságban rakéták segítségével felfedeztek egy kozmikus porból álló speciális övet. Ez alapot ad annak állítására, hogy az ilyen földönkívüli anyagok hatással vannak a Föld bolygón zajló folyamatokra.
A kozmikus por hatása a felső légkörre
A legújabb tanulmányok azt mutatják, hogy a kozmikus por mennyisége befolyásolhatja a felső légkör változásait. Ez a folyamat nagyon jelentős, mert bizonyos ingadozásokhoz vezet a Föld bolygó éghajlati jellemzőiben.
Az aszteroida ütközésekből származó hatalmas mennyiségű por tölti be a bolygónk körüli teret. Mennyisége eléri a napi 200 tonnát, ami a tudósok szerint nem hagyhatja maga után következményeit.
Ugyanezen szakértők szerint az északi félteke, amelynek éghajlata hajlamos a hidegre és a nedvességre, a leginkább érzékeny erre a támadásra.
A kozmikus por felhőképződésre és klímaváltozásra gyakorolt hatását még nem vizsgálták kellőképpen. Az új kutatások ezen a területen egyre több kérdést vetnek fel, amelyekre még nem kaptuk meg a választ.
Az űrből származó por hatása az óceáni iszap átalakulására
A kozmikus por besugárzása a napszél hatására ezek a részecskék a Földre hullanak. A statisztikák azt mutatják, hogy a hélium három izotópja közül a legkönnyebb hatalmas mennyiségben kerül az óceáni iszapba az űrből származó porszemcséken keresztül.
A világűrből származó elemek ferromangán eredetű ásványok általi felszívódása szolgált alapul az óceánfenéken egyedülálló ércképződmények kialakulásához.
Jelenleg az Északi-sarkkörhöz közel eső területeken korlátozott a mangán mennyisége. Mindez annak köszönhető, hogy azokon a területeken a jégtakarók miatt nem jut be a kozmikus por a Világóceánba.
A kozmikus por hatása a Világóceán vizének összetételére
Ha az Antarktisz gleccsereit nézzük, feltűnő a bennük talált meteoritmaradványok száma és a kozmikus por jelenléte, ami százszorosa a normál háttérnek.
Ugyanazon hélium-3, értékes fémek kobalt, platina és nikkel formájában túlzottan megnövekedett koncentrációja lehetővé teszi számunkra, hogy magabiztosan állítsuk a kozmikus por interferenciáját a jégtakaró összetételében. Ugyanakkor a földönkívüli eredetű anyag megmarad eredeti formájában, és nem hígul az óceán vizeitől, ami önmagában is egyedülálló jelenség.
Egyes tudósok szerint a kozmikus por mennyisége az ilyen különleges jégtakarókban az elmúlt millió év során körülbelül több száz billió meteorit eredetű képződményt tesz ki. A felmelegedés időszakában ezek a burkolatok megolvadnak, és kozmikus por elemeit szállítják a Világóceánba.
Nézzen meg egy videót a kozmikus porról:
Ezt a kozmikus neoplazmát és bolygónk életének egyes tényezőire gyakorolt hatását még nem vizsgálták eléggé. Fontos megjegyezni, hogy az anyag befolyásolhatja az éghajlatváltozást, az óceán fenekének szerkezetét és bizonyos anyagok koncentrációját a Világóceán vizeiben. A kozmikus porról készült fényképek azt mutatják, hogy ezek a mikrorészecskék még mennyi rejtélyt rejtenek. Mindez érdekessé és relevánssá teszi ennek tanulmányozását!
Kozmikus por anyagrészecskék a csillagközi és a bolygóközi térben. A kozmikus részecskék fényelnyelő kondenzációi sötét foltokként láthatók a Tejútrendszerről készült fényképeken. Fénygyengülés a K. o. hatására - ún. a csillagközi abszorpció vagy kihalás nem ugyanaz a különböző hosszúságú elektromágneses hullámok esetében λ
, aminek következtében a csillagok vörösödése figyelhető meg. A látható területen a kihalás hozzávetőlegesen arányos λ -1, a közeli ultraibolya tartományban szinte független a hullámhossztól, de 1400 Å körül van egy további abszorpciós maximum. A kihalás nagy része inkább a fényszórás, mintsem a fényelnyelés következménye. Ez a kozmikus részecskéket tartalmazó reflexiós ködök megfigyeléséből következik, amelyek a B spektrumosztályú csillagok és néhány más olyan csillag körül láthatók, amelyek elég fényesek ahhoz, hogy megvilágítsák a port. A ködök és az őket megvilágító csillagok fényességének összehasonlítása azt mutatja, hogy a por albedója magas. A megfigyelt kihalás és az albedó arra a következtetésre vezet, hogy a kristályszerkezet dielektromos részecskékből áll, amelyek fémkeveréket tartalmaznak, és amelyek mérete valamivel kisebb, mint 1 µm. Az ultraibolya extinkciós maximum azzal magyarázható, hogy a porszemcsék belsejében körülbelül 0,05 × 0,05 × 0,01 méretű grafitpelyhek találhatók. µm. A hullámhosszal összemérhető részecskék fényelhajlása miatt a fény túlnyomórészt előre szóródik. A csillagközi abszorpció gyakran a fény polarizációjához vezet, ami a porszemcsék tulajdonságainak anizotrópiájával (a dielektromos részecskék megnyúlt alakjával vagy a grafit vezetőképességének anizotrópiájával) és a térben való rendezett orientációjával magyarázható. Ez utóbbit egy gyenge csillagközi mező működése magyarázza, amely a porszemeket úgy irányítja, hogy azok hosszú tengelye merőleges a mezővonalra. Így a távoli égitestek polarizált fényének megfigyelésével meg lehet ítélni a mező orientációját a csillagközi térben. A por relatív mennyiségét a galaktikus síkban tapasztalható átlagos fényelnyelésből határozzák meg - 0,5-től több csillagmagasságig 1 kiloParsec-enként a spektrum vizuális tartományában. A por tömege a csillagközi anyag tömegének körülbelül 1%-át teszi ki. A por, mint a gáz, nem egyenletesen oszlik el, felhőket és sűrűbb képződményeket - gömbölyűket - képez. A gömböcskékben a por hűtési tényezőként működik, leárnyékolja a csillagok fényét, és infravörösben bocsátja ki azt az energiát, amelyet a porszemcse a gázatomokkal való rugalmatlan ütközésekből kap. A por felületén az atomok molekulákká egyesülnek: a por katalizátor. S. B. Pikelner.
Nagy szovjet enciklopédia. - M.: Szovjet enciklopédia. 1969-1978 .
Nézze meg, mi a „kozmikus por” más szótárakban:
Kondenzált anyag részecskéi a csillagközi és a bolygóközi térben. A modern koncepciók szerint a kozmikus por kb. 1 µm grafit vagy szilikát maggal. A Galaxisban kozmikus por képződik...... Nagy enciklopédikus szótár
KOZMIKUS POR, az Univerzum bármely részében megtalálható szilárd anyag nagyon kicsi részecskéi, beleértve a meteoritport és a csillagközi anyagot is, amelyek képesek elnyelni a csillagok fényét és sötét ködöket képezni a galaxisokban. Gömb alakú...... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár
KOZMIKUS POR- meteorikus por, valamint a legkisebb anyagrészecskék, amelyek port és egyéb ködöket képeznek a csillagközi térben... Nagy Politechnikai Enciklopédia
kozmikus por- Nagyon kicsi szilárd anyag részecskék, amelyek a világűrben jelen vannak és a Földre esnek... Földrajzi szótár
Kondenzált anyag részecskéi a csillagközi és a bolygóközi térben. A modern elképzelések szerint a kozmikus por körülbelül 1 mikron nagyságú részecskékből áll, amelyek magja grafit vagy szilikát. A Galaxisban kozmikus por képződik...... enciklopédikus szótár
A térben több molekulától 0,1 mm-ig terjedő méretű részecskék alkotják. Évente 40 kilotonna kozmikus por rakódik le a Földön. A kozmikus por csillagászati helyzete alapján is megkülönböztethető, például: intergalaktikus por, ... ... Wikipédia
kozmikus por- kosminės dulkės statusas T terület fizika atitikmenys: engl. kozmikus por; csillagközi por; űrpor vok. csillagközi Staub, m; kosmische Staubteilchen, m rus. kozmikus por, f; csillagközi por, f pranc. poussière cosmique, f; poussière… … Fizikos terminų žodynas
kozmikus por- kosminės dulkės statusas T terület ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Atmosferoje susidarančios meteorinės dulkės. atitikmenys: engl. kozmikus por vok. kosmischer Staub, m rus. kozmikus por, f... Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
A csillagközi és a bolygóközi térben va-vá kondenzált részecskék. A modern szerint Az elképzelések szerint a K. p. kb. 1 µm grafit vagy szilikát maggal. A galaxisban a kozmosz felhők és gömbök kondenzációit képezi. Hívások...... Természettudomány. enciklopédikus szótár
Kondenzált anyag részecskéi a csillagközi és a bolygóközi térben. Körülbelül 1 mikron nagyságú részecskékből áll grafit vagy szilikát maggal, a Galaxisban felhőket képez, amelyek gyengítik a csillagok által kibocsátott fényt és... ... Csillagászati szótár
Könyvek
- Gyerekek az űrről és az űrhajósokról, G. N. Elkin. Ez a könyv bevezeti Önt az űr csodálatos világába. Oldalain számos kérdésre talál választ a gyerek: mik azok a csillagok, fekete lyukak, honnan jönnek az üstökösök és aszteroidák, mi az...
Helló. Ebben az előadásban a porról fogunk beszélni. De nem arról, ami felgyülemlik a szobátokban, hanem a kozmikus porról. Mi az?
A kozmikus por az nagyon kicsi szilárd anyag részecskék, amelyek bárhol megtalálhatók az Univerzumban, beleértve a meteoritport és a csillagközi anyagot, amelyek képesek elnyelni a csillagok fényét, és sötét ködöket alkotnak a galaxisokban. Néhány tengeri üledékben körülbelül 0,05 mm átmérőjű gömb alakú porszemcsék találhatók; úgy gondolják, hogy ezek annak a 5000 tonna kozmikus pornak a maradványai, amelyek évente a földgömbre hullanak.
A tudósok úgy vélik, hogy a kozmikus por nemcsak a kis szilárd testek ütközéséből és megsemmisüléséből, hanem a csillagközi gáz kondenzációjából is képződik. A kozmikus port eredete különbözteti meg: a por lehet intergalaktikus, csillagközi, bolygóközi és kör alakú (általában gyűrűrendszerben).
A kozmikus porszemcsék főként a csillagok - vörös törpék - lassan lejárt atmoszférájában keletkeznek, valamint a csillagokon végbemenő robbanásveszélyes folyamatok és a galaxismagok heves gázkilövellése során. A kozmikus por egyéb forrásai a bolygó- és protocsillagködök, a csillagok légköre és a csillagközi felhők.
Az egész kozmikus porfelhők, amelyek a Tejútrendszert alkotó csillagok rétegében helyezkednek el, megakadályozzák, hogy távoli csillaghalmazokat figyeljünk meg. A Plejádokhoz hasonló csillaghalmaz teljesen elmerül egy porfelhőben. A halmaz legfényesebb csillagai úgy világítják meg a port, mint egy lámpa éjszaka a ködöt. A kozmikus por csak visszavert fény hatására ragyoghat.
A kozmikus poron áthaladó kék fénysugarak jobban gyengülnek, mint a vörös sugarak, így a minket érő csillagfény sárgásnak, sőt vörösesnek tűnik. A világtér teljes régiói zárva maradnak a megfigyelés előtt, éppen a kozmikus por miatt.
A bolygóközi por, legalábbis a Földhöz viszonyított közelségben, meglehetősen jól tanulmányozott kérdés. A Naprendszer teljes terét kitöltve, egyenlítői síkjában koncentrálva, nagyrészt aszteroidák véletlenszerű ütközésének és a Naphoz közeledő üstökösök pusztulásának eredményeként született. A por összetétele valójában nem különbözik a Földre hulló meteoritok összetételétől: nagyon érdekes tanulmányozni, és még sok felfedezés vár ezen a területen, de úgy tűnik, nincs különösebb intrika itt. De ennek a pornak köszönhetően jó időben nyugaton közvetlenül napnyugta után vagy keleten napkelte előtt egy halvány fénykúpban gyönyörködhetünk a horizont felett. Ez az úgynevezett állatövi fény – kis kozmikus porszemcsék által szétszórt napfény.
A csillagközi por sokkal érdekesebb. Megkülönböztető jellemzője a szilárd mag és a héj jelenléte. Úgy tűnik, hogy a mag főként szénből, szilíciumból és fémekből áll. A héj pedig főként a mag felszínére fagyott gáznemű elemekből áll, amelyek a csillagközi tér „mélyfagyásának” körülményei között kristályosodnak, és ez körülbelül 10 kelvin, hidrogén és oxigén. Vannak azonban összetettebb molekulák szennyeződései. Ezek ammónia, metán, sőt többatomos szerves molekulák, amelyek a vándorlás során egy porszemhez tapadnak, vagy képződnek a felületén. Ezen anyagok egy része természetesen elrepül a felszínéről, például ultraibolya sugárzás hatására, de ez a folyamat visszafordítható - egyesek elszállnak, mások megfagynak vagy szintetizálódnak.
Ha kialakult egy galaxis, akkor a tudósok számára elvileg egyértelmű, hogy honnan származik benne a por. Legjelentősebb forrásai a nóvák és szupernóvák, amelyek elveszítik tömegük egy részét, „kidobják” a héjat a környező térbe. Ráadásul a vörös óriások táguló légkörében is megszületik a por, ahonnan szó szerint elsodorja a sugárzási nyomás. Csillagokhoz mérten hűvös légkörükben (kb. 2,5-3 ezer kelvin) meglehetősen sok viszonylag összetett molekula található.
De itt van egy rejtély, amelyet még nem sikerült megfejteni. Mindig is azt hitték, hogy a por a csillagok evolúciójának terméke. Más szóval, csillagoknak meg kell születniük, létezniük kell egy ideig, meg kell öregedniük, és mondjuk port kell termelniük az utolsó szupernóva-robbanás során. De mi volt előbb - a tojás vagy a csirke? A csillag születéséhez szükséges első por, vagy az első csillag, amely valamilyen oknál fogva por segítsége nélkül született, megöregedett, felrobbant, létrehozva a legelső port.
Mi történt az elején? Végül is, amikor 14 milliárd évvel ezelőtt bekövetkezett az Ősrobbanás, az Univerzumban csak hidrogén és hélium volt, más elemek nem! Ekkor kezdtek előbukkanni belőlük az első galaxisok, hatalmas felhők, és bennük az első csillagok, amelyeknek hosszú életutat kellett bejárniuk. A csillagok magjában végbemenő termonukleáris reakcióknak bonyolultabb kémiai elemeket kellett volna „főzniük”, a hidrogént és a héliumot szénné, nitrogénné, oxigénné stb. változtatniuk, majd a csillagnak mindezt az űrbe kellett volna dobnia, felrobbanva, vagy fokozatosan le kellett volna dobnia magáról. héj.
Ennek a masszának azután le kellett hűlnie, lehűlnie és végül porrá kellett alakulnia. De már 2 milliárd évvel az Ősrobbanás után a legkorábbi galaxisokban por volt! Teleszkópok segítségével a miénktől 12 milliárd fényévnyire lévő galaxisokban fedezték fel. Ugyanakkor a 2 milliárd év túl rövid időszak egy csillag teljes életciklusához: ezalatt a legtöbb csillagnak nincs ideje megöregedni. Honnan jött a por a fiatal Galaxisban, ha a hidrogénen és a héliumon kívül semmi sem lehet ott, az rejtély.
Az időt nézve a professzor kissé elmosolyodott.
De ezt a rejtélyt otthon próbálja meg megoldani. Írjuk fel a feladatot.
Házi feladat.
1. Próbáld kitalálni, mi volt előbb, az első csillag vagy a por?
Kiegészítő feladat.
1. Jelentés bármilyen típusú porról (csillagközi, bolygóközi, körkörös, intergalaktikus)
2. Esszé. Képzeld el magad tudósnak, akinek feladata a kozmikus por tanulmányozása.
3. Képek. Házi
feladat hallgatóknak:
1. Próbáld kitalálni, mi volt előbb, az első csillag vagy a por?
1. Miért van szükség porra az űrben?
1. Jelentsen bármilyen típusú porról. Az iskola volt diákjai emlékeznek a szabályokra.
2. Esszé. A kozmikus por eltűnése.
3. Képek. kozmikus por A Hawaii Egyetem tudósai szenzációs felfedezést tettek - tartalmaz szerves anyag
, beleértve a vizet is, ami megerősíti az élet különféle formáinak egyik galaxisból a másikba való átvitelének lehetőségét. Az űrben utazó üstökösök és aszteroidák rendszeresen csillagport hoznak a bolygók légkörébe. Így a csillagközi por egyfajta „szállítóeszközként” működik, amely vizet és szerves anyagokat szállíthat a Földre és a Naprendszer más bolygóira. Talán valamikor egy kozmikus porfolyam vezetett az élet megjelenéséhez a Földön. Lehetséges, hogy ugyanígy keletkezhetett élet a Marson, amelynek létezése sok vitát okoz tudományos körökben.
Az űrben való mozgásuk során a csillagközi porrészecskék felületét besugározzák, ami vízvegyületek képződéséhez vezet. Ez a mechanizmus részletesebben a következőképpen írható le: a napörvényáramokban jelenlévő hidrogénionok bombázzák a kozmikus porszemcsék héját, kiütve az egyes atomokat egy szilikát ásvány - az intergalaktikus objektumok fő építőanyaga - kristályos szerkezetéből. A folyamat eredményeként oxigén szabadul fel, amely reakcióba lép a hidrogénnel. Így szerves anyagok zárványait tartalmazó vízmolekulák keletkeznek.
A bolygó felszínével ütközve aszteroidák, meteoritok és üstökösök víz és szerves anyagok keverékét hozzák a felszínre
Mit kozmikus por- aszteroidák, meteoritok és üstökösök társa, szerves szénvegyületek molekuláit hordozza, korábban is ismerték. De nem bizonyított, hogy a csillagpor vizet is szállít. Ezt csak most fedezték fel amerikai tudósok először tartalmaz csillagközi porszemcsék szállítják a vízmolekulákkal együtt.
Hogyan került a víz a Holdra?
Az Egyesült Államok tudósainak felfedezése segíthet fellebbenteni a rejtélyt a furcsa jégképződmények kialakulásának mechanizmusa felett. Annak ellenére, hogy a Hold felszíne teljesen kiszáradt, szondázással egy OH vegyületet fedeztek fel az árnyék oldalán. Ez a lelet a víz lehetséges jelenlétét jelzi a Hold mélyén.
A Hold túlsó oldalát teljesen jég borítja. Talán a kozmikus porral kerültek vízmolekulák a felszínre sok milliárd évvel ezelőtt
A Hold-kutatásban az Apollo-járók korszaka óta, amikor a Holdról talajmintákat vittek a Földre, a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy napos szél változásokat okoz a bolygók felszínét borító csillagpor kémiai összetételében. A kozmikus por vastagságában még mindig vita folyt a vízmolekulák kialakulásának lehetőségéről a Holdon, de az akkori analitikai kutatási módszerek nem tudták sem bizonyítani, sem megcáfolni ezt a hipotézist.
A kozmikus por az életformák hordozója
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a víz nagyon kis térfogatban képződik, és a felszínen vékony héjban helyezkedik el kozmikus por, csak most vált lehetővé, hogy nagy felbontású elektronmikroszkóppal meg is lássuk. A tudósok úgy vélik, hogy a víznek a szerves vegyületek molekuláival történő mozgásának hasonló mechanizmusa más galaxisokban is lehetséges, ahol az „anyacsillag” körül kering. A tudósok további kutatásaik során azt várják, hogy részletesebben azonosítsák, mely szervetlen és tartalmaz szénalapúak jelen vannak a csillagpor szerkezetében.
Érdekes tudni! Az exobolygó olyan bolygó, amely a Naprendszeren kívül található, és egy csillag körül kering. Jelenleg mintegy 1000 exobolygót fedeztek fel vizuálisan galaxisunkban, amelyek mintegy 800 bolygórendszert alkotnak. A közvetett kimutatási módszerek azonban 100 milliárd exobolygó létezését jelzik, amelyek közül 5-10 milliárd a Földhöz hasonló paraméterekkel rendelkezik, vagyis az. A Naprendszerhez hasonló bolygócsoportok felkutatásának küldetéséhez jelentősen hozzájárult a 2009-ben a világűrbe felbocsátott Kepler csillagászati távcső, a Planet Hunters programmal együtt.
Hogyan keletkezhetett az élet a Földön?
Nagyon valószínű, hogy az űrben nagy sebességgel haladó üstökösök elég energiát képesek létrehozni egy bolygóval ütközve ahhoz, hogy a jégkomponensekből bonyolultabb szerves vegyületek, köztük aminosavmolekulák szintézise kezdődjön. Hasonló hatás lép fel, amikor egy meteorit ütközik egy bolygó jeges felületével. A lökéshullám hőt hoz létre, ami aminosavak képződését váltja ki a napszél által feldolgozott kozmikus por egyes molekuláiból.
Érdekes tudni! Az üstökösök nagy jégtömbökből állnak, amelyek a Naprendszer korai létrehozása során, körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt a vízgőz kondenzációja során keletkeztek. Szerkezetükben az üstökösök szén-dioxidot, vizet, ammóniát és metanolt tartalmaznak. Ezek az anyagok az üstökösöknek a Földdel való ütközésekor, annak fejlődésének korai szakaszában elegendő mennyiségű energiát tudtak előállítani az aminosavak - az élet kialakulásához szükséges építőfehérjék - előállításához.
Számítógépes modellezés kimutatta, hogy a jeges üstökösök, amelyek évmilliárdokkal ezelőtt csapódtak a Föld felszínére, prebiotikus keverékeket és egyszerű aminosavakat, például glicint tartalmazhattak, amelyből később a földi élet keletkezett.
Egy égitest és egy bolygó ütközésekor felszabaduló energia mennyisége elegendő az aminosavak képződésének elindításához
A tudósok felfedezték, hogy az üstökösökben található, azonos szerves vegyületeket tartalmazó jeges testek megtalálhatók a Naprendszerben. Például az Enceladus, a Szaturnusz egyik műholdja vagy az Europa, a Jupiter műholdja a héjában található tartalmaz, jéggel keverve. Hipotetikusan a műholdak meteoritokkal, aszteroidákkal vagy üstökösökkel történő bombázása élet kialakulásához vezethet ezeken a bolygókon.
Tömegét tekintve a szilárd porrészecskék az Univerzum jelentéktelen részét teszik ki, de a csillagközi pornak köszönhető, hogy csillagok, bolygók és az űrt tanulmányozó és a csillagokat egyszerűen csodáló emberek keletkeztek és jelennek meg továbbra is. Milyen anyag ez a kozmikus por? Mi készteti az embereket egy kis állam éves költségvetésébe kerülő expedíciókra az űrbe, abban a reményben, és nem abban a szilárd bizalomban, hogy legalább egy maréknyi csillagközi port kivonnak és visszahoznak a Földre?
Csillagok és bolygók között
A csillagászatban a por a kisméretű, mikron töredékű szilárd részecskéket jelenti, amelyek a világűrben repülnek. A kozmikus port gyakran hagyományosan bolygóközire és csillagközire osztják, bár nyilvánvaló, hogy a csillagközi behatolás a bolygóközi térbe nem tiltott. Nem könnyű csak ott, a „helyi” por között megtalálni, kicsi a valószínűsége, és a Nap közelében lévő tulajdonságai jelentősen megváltozhatnak. Ha most távolabb, a Naprendszer határaihoz repül, nagyon nagy a valószínűsége annak, hogy valódi csillagközi port fog fel. Az ideális megoldás az, ha túllépünk a Naprendszeren.
A bolygóközi por, legalábbis a Földhöz viszonyított közelségben, meglehetősen tanulmányozott anyag. A Naprendszer teljes terét kitöltve és az egyenlítő síkjában koncentrálva nagyrészt aszteroidák véletlenszerű ütközésének és a Naphoz közeledő üstökösök pusztulásának eredményeként született. A por összetétele valójában nem különbözik a Földre hulló meteoritok összetételétől: nagyon érdekes tanulmányozni, és még sok felfedezés vár ezen a területen, de úgy tűnik, nincs különösebb intrika itt. De ennek a pornak köszönhetően jó időben nyugaton közvetlenül napnyugta után vagy keleten napkelte előtt egy halvány fénykúpban gyönyörködhetünk a horizont felett. Ez az úgynevezett állatövi napfény, amelyet apró kozmikus porszemcsék szórnak szét.
A csillagközi por sokkal érdekesebb. Megkülönböztető jellemzője a szilárd mag és a héj jelenléte. Úgy tűnik, hogy a mag főként szénből, szilíciumból és fémekből áll. A héj pedig túlnyomórészt a mag felszínére fagyott gáznemű elemekből áll, amelyek a csillagközi tér „mélyfagyásának” körülményei között kristályosodnak ki, és ez körülbelül 10 kelvin, hidrogén és oxigén. Vannak azonban összetettebb molekulák szennyeződései. Ezek ammónia, metán, sőt többatomos szerves molekulák, amelyek a vándorlás során egy porszemhez tapadnak, vagy képződnek a felületén. Ezen anyagok egy része természetesen elrepül a felszínéről, például ultraibolya sugárzás hatására, de ez a folyamat visszafordítható - egyesek elszállnak, mások megfagynak vagy szintetizálódnak.
Most a csillagok közötti térben vagy a közelükben már a következőket találták, természetesen nem kémiai, hanem fizikai, azaz spektroszkópiai módszerekkel: víz, szén-, nitrogén-, kén- és szilícium-oxidok, hidrogén-klorid, ammónia, acetilén, szerves savak, például hangyasav és ecetsav, etil- és metil-alkoholok, benzol, naftalin. Még a glicin aminosavat is megtalálták!
Érdekes lenne elkapni és tanulmányozni a csillagközi port, amely behatol a Naprendszerbe, és valószínűleg a Földre hullik. „Elkapni” nem könnyű, mert kevés csillagközi porrészecskének sikerül megőrizni jeges „bundáját” a napsugarakban, különösen a Föld légkörében. A nagyok túlságosan felmelegszenek, kozmikus sebességüket nem lehet gyorsan eloltani, és a porszemek „kiégnek”. A kicsik azonban évekig suhannak a légkörben, megőrzik a héj egy részét, de itt felmerül a probléma megtalálása és azonosítása.
Van még egy nagyon érdekes részlet. Olyan porra vonatkozik, amelynek magjai szénből állnak. A csillagok magjában szintetizálódó és az űrbe kikerülő szén például az öregedő (például vörös óriások) csillagok légköréből, a csillagközi térbe repülve, nagyjából ugyanúgy lehűl és kondenzálódik, mint egy forró nap, a lehűlt köd után. a vízgőz összegyűlik az alföldön. A kristályosodás körülményeitől függően grafit réteges szerkezetei, gyémántkristályok (képzeld csak el, hogy apró gyémántfelhőkből állnak!) és akár üreges szénatomgolyók (fullerének) is előállíthatók. És bennük talán, mint egy széfben vagy tartályban, egy nagyon ősi csillag légkörének részecskéi tárolódnak. Ilyen porszemek megtalálása óriási siker lenne.
Hol található a kozmikus por?
Azt kell mondanunk, hogy maga a kozmikus vákuum mint valami teljesen üres fogalma sokáig csak költői metafora maradt. Valójában az Univerzum teljes tere, mind a csillagok, mind a galaxisok között tele van anyaggal, elemi részecskék áramlásával, sugárzással és mezőkkel - mágneses, elektromos és gravitációs. Viszonylagosan csak a gázt, a port és a plazmát lehet megérinteni, amelyek hozzájárulása az Univerzum össztömegéhez különböző becslések szerint mindössze 12%, átlagos sűrűsége 10-24 g/cm. 3. A legtöbb gáz az űrben van, csaknem 99%. Ez főleg hidrogén (legfeljebb 77,4%) és hélium (21%), a többi a tömeg kevesebb mint két százalékát teszi ki. És akkor ott a por tömege majdnem százszor kisebb, mint a gáz.
Bár a csillagközi és intergalaktikus térben olykor szinte ideális az üresség: néha 1 liter tér jut anyagatomonként! Nincs ilyen vákuum sem a földi laboratóriumokban, sem a Naprendszeren belül. Összehasonlításképpen a következő példát hozhatjuk: a belélegzett levegő 1 cm 3 -ében megközelítőleg 30 000 000 000 000 000 000 molekula található.
Ez az anyag nagyon egyenetlenül oszlik el a csillagközi térben. A csillagközi gáz és por nagy része gáz-por réteget képez a Galaxis korongjának szimmetriasíkjához közel. Vastagsága galaxisunkban több száz fényév. Spirális ágaiban (karjaiban) és magjában a gáz és a por nagy része főleg 5-50 parszek (16 x 160 fényév) méretű, több tízezer, sőt millió naptömegű hatalmas molekulafelhőkben koncentrálódik. De ezeken a felhőkön belül az anyag is nem egyenletesen oszlik el. A felhő főtérfogatában, az úgynevezett bundában, elsősorban molekuláris hidrogénből készült, a részecskék sűrűsége 1 cm 3 -enként körülbelül 100 darab. A felhő belsejében lévő tömörödésekben 1 cm 3 -enként több tízezer részecskét ér el, ezeknek a tömörítéseknek a magjaiban pedig általában több millió részecskét 1 cm 3 -enként. Az Univerzumban az anyagnak ez az egyenetlen eloszlása köszönhető a csillagok, bolygók és végső soron saját magunk létezésének. Mivel a molekulafelhőkben, sűrűn és viszonylag hidegen születnek csillagok.
Az érdekes az, hogy minél nagyobb a felhő sűrűsége, annál változatosabb az összetétele. Ebben az esetben összefüggés van a felhő (vagy egyes részei) sűrűsége és hőmérséklete, valamint azon anyagok között, amelyek molekulái ott találhatók. Ez egyrészt kényelmes a felhők tanulmányozásához: a spektrum jellegzetes vonalai mentén különböző spektrális tartományokban megfigyelve egyedi komponenseiket, például CO, OH vagy NH 3, „bekukkanthatunk” annak egyik vagy másik részébe. . Másrészt a felhő összetételére vonatkozó adatok lehetővé teszik, hogy sokat megtudjunk a benne zajló folyamatokról.
Ezenkívül a csillagközi térben a spektrumokból ítélve vannak olyan anyagok, amelyek földi körülmények között egyszerűen lehetetlenek. Ezek ionok és gyökök. Kémiai aktivitásuk olyan magas, hogy a Földön azonnal reagálnak. És az űr ritka hideg terében sokáig és meglehetősen szabadon élnek.
Általában a csillagközi térben lévő gáz nem csak atomi. Ahol hidegebb van, legfeljebb 50 kelvin, ott az atomoknak sikerül együtt maradniuk, molekulákat képezve. A csillagközi gáz nagy tömege azonban még mindig atomi állapotban van. Főleg hidrogén, semleges formáját viszonylag nemrég fedezték fel - 1951-ben. Mint ismeretes, 21 cm hosszú rádióhullámokat bocsát ki (frekvencia 1420 MHz), melynek intenzitása alapján állapították meg, hogy mennyi van a Galaxisban. Egyébként a csillagok között nem egyenletesen oszlik el a térben. Az atomos hidrogénfelhőkben koncentrációja eléri a több atomot 1 cm3-enként, a felhők között viszont nagyságrendekkel alacsonyabb.
Végül a forró csillagok közelében a gáz ionok formájában létezik. Az erős ultraibolya sugárzás felmelegíti és ionizálja a gázt, amitől az izzik. Ez az oka annak, hogy a magas forró gázkoncentrációjú, körülbelül 10 000 K hőmérsékletű területek világító felhőként jelennek meg. Könnyű gázködnek nevezik őket.
És minden ködben, kisebb-nagyobb mennyiségben, van csillagközi por. Annak ellenére, hogy a ködöket hagyományosan por- és gázködökre osztják, mindkettőben van por. És mindenesetre a por az, ami láthatóan segíti a csillagok kialakulását a ködök mélyén.
Ködös tárgyak
A kozmikus objektumok közül talán a ködök a legszebbek. Igaz, a látható tartományban lévő sötét ködök egyszerűen úgy néznek ki, mint a fekete foltok az égen, a Tejútrendszer hátterében. De az elektromágneses hullámok más tartományaiban, például az infravörösben, nagyon jól láthatóak, és a képek nagyon szokatlannak bizonyulnak.
A ködök olyan gáz- és porhalmazok, amelyek a térben elszigeteltek, és gravitáció vagy külső nyomás köti össze. Tömegük 0,1-10 000 naptömeg, méretük 1-10 parszek lehet.
Eleinte a ködök irritálták a csillagászokat. A 19. század közepéig a felfedezett ködöket bosszantó kellemetlenségnek tekintették, amely megakadályozta a csillagok megfigyelését és az új üstökösök keresését. 1714-ben az angol Edmond Halley, akinek a neve a híres üstökös, még egy „fekete listát” is összeállított hat ködből, hogy ne vezesse félre az „üstökösfogókat”, a francia Charles Messier pedig ezt a listát 103 objektumra bővítette. Szerencsére a csillagászatba szerelmes Sir William Herschel zenész, valamint nővére és fia érdeklődni kezdtek a ködök iránt. Saját kezűleg épített teleszkópok segítségével megfigyelve az eget, ködök és csillaghalmazok katalógusát hagyták maguk után, amely 5079 űrobjektumról tartalmaz információt!
Herschelék gyakorlatilag kimerítették az akkori évek optikai teleszkópjainak képességeit. A fényképezés feltalálása és a hosszú expozíciós idő azonban lehetővé tette a nagyon gyengén világító objektumok megtalálását. Kicsit később a spektrális elemzési és megfigyelési módszerek az elektromágneses hullámok különböző tartományaiban lehetővé tették a jövőben nemcsak sok új köd észlelését, hanem szerkezetük és tulajdonságaik meghatározását is.
Egy csillagközi köd két esetben tűnik fényesnek: vagy olyan forró, hogy maga a gáza izzik, az ilyen ködöket emissziós ködöknek nevezzük; vagy maga a köd hideg, de a porja egy közeli fényes csillag fényét szórja – ez egy visszaverődő köd.
A sötét ködök szintén csillagközi gáz- és porfelhalmozódások. De ellentétben a könnyű gázködökkel, amelyek néha még erős távcsővel vagy távcsővel is láthatók, mint például az Orion-köd, a sötét ködök nem bocsátanak ki fényt, hanem elnyelik azt. Amikor a csillagfény áthalad az ilyen ködökön, a por teljesen elnyeli azt, és a szem számára láthatatlan infravörös sugárzássá alakítja át. Ezért az ilyen ködök csillagtalan lyukaknak tűnnek az égen. V. Herschel „lyukaknak az égen” nevezte őket. Talán a leglátványosabb ezek közül a Lófej-köd.
Előfordulhat azonban, hogy a porszemek nem teljesen nyelték el a csillagok fényét, hanem csak részben, és szelektíven szórják el azt. Az tény, hogy a csillagközi porrészecskék mérete megközelíti a kék fény hullámhosszát, így erősebben szóródik és nyelődik el, a csillagfény „piros” része pedig jobban eljut hozzánk. Ez egyébként egy jó módja annak, hogy megbecsüljük a porszemcsék méretét az alapján, hogy hogyan gyengítik a különböző hullámhosszúságú fényt.
Csillag a felhőből
A csillagok megjelenésének okait nem állapították meg pontosan, csak olyan modellek léteznek, amelyek többé-kevésbé megbízhatóan magyarázzák a kísérleti adatokat. Ráadásul a csillagok kialakulásának útja, tulajdonságai és további sorsa igen változatos és sok tényezőtől függ. Van azonban egy kialakult koncepció, vagy inkább a legfejlettebb hipotézis, amelynek lényege a legáltalánosabb megfogalmazásban az, hogy a csillagok csillagközi gázból képződnek megnövekedett anyagsűrűségű területeken, vagyis a mélyben. csillagközi felhők. A port mint anyagot figyelmen kívül lehetne hagyni, de szerepe a csillagok kialakulásában óriási.
Nyilvánvalóan ez történik (a legprimitívebb változatban egyetlen csillag esetében). Először egy protocsillagfelhő kondenzálódik ki a csillagközi közegből, ami a gravitációs instabilitásnak köszönhető, de az okok eltérőek lehetnek, és még nem teljesen tisztázottak. Így vagy úgy, összehúzódik és magához vonzza az anyagot a környező térből. A hőmérséklet és a nyomás a középpontjában addig növekszik, amíg az összeomló gázgömb közepén lévő molekulák atomokra, majd ionokra nem kezdenek szétválni. Ez a folyamat lehűti a gázt, és a mag belsejében lévő nyomás meredeken csökken. A mag összehúzódik, és lökéshullám terjed a felhő belsejében, ledobva annak külső rétegeit. Egy protocsillag képződik, amely a gravitáció hatására tovább zsugorodik, amíg középpontjában a termonukleáris fúziós reakciók meg nem kezdődnek - a hidrogén héliummá alakul. A kompresszió egy ideig folytatódik, amíg a gravitációs kompressziós erőket a gáz és a sugárzó nyomás erői kiegyenlítik.
Nyilvánvaló, hogy a létrejövő csillag tömege mindig kisebb, mint a csillagköd tömege, amely „szülte”. A folyamat során az anyag egy részét, amelynek nem volt ideje a magra hullani, lökéshullám „kisodorja”, a sugárzás és a részecske egyszerűen a környező térbe áramlik.
A csillagok és csillagrendszerek kialakulásának folyamatát számos tényező befolyásolja, köztük a mágneses tér, amely gyakran hozzájárul a protocsillagfelhő két, ritkán három darabra „szakadásához”, amelyek mindegyike a gravitáció hatására összenyomódik. saját protocsillag. Így keletkezik például sok kettős csillagrendszer – két olyan csillag, amelyek egy közös tömegközéppont körül keringenek, és egyetlen egészként mozognak a térben.
Ahogy a nukleáris üzemanyag öregszik, a csillagok belsejében lévő nukleáris üzemanyag fokozatosan kiég, és minél nagyobb a csillag, annál gyorsabbá válik. Ilyenkor a reakciók hidrogénciklusát felváltja a hélium körforgása, majd a magfúziós reakciók eredményeként egyre nehezebb kémiai elemek keletkeznek, egészen a vasig. A végén a termonukleáris reakciókból energiát már nem kapó mag mérete meredeken lecsökken, elveszti stabilitását, anyaga pedig úgy tűnik, magára esik. Erőteljes robbanás következik be, amely során az anyag akár több milliárd fokot is felmelegíthet, és az atommagok közötti kölcsönhatások új kémiai elemek képződéséhez vezetnek, egészen a legnehezebbig. A robbanást éles energiafelszabadulás és anyagfelszabadulás kíséri. Egy csillag felrobban, ezt a folyamatot szupernóvának nevezik. Végső soron a csillag tömegétől függően neutroncsillaggá vagy fekete lyukká változik.
Valószínűleg ez történik valójában. Mindenesetre kétségtelen, hogy a fiatal, azaz forró csillagok és halmazaik a ködökben, vagyis a fokozott gáz- és porsűrűségű területeken vannak a legtöbben. Ez jól látható a teleszkópokkal készült fényképeken különböző hullámhossz-tartományokban.
Természetesen ez nem más, mint az eseménysor legdurvább összefoglalása. Számunkra két szempont alapvetően fontos. Először is, mi a por szerepe a csillagkeletkezés folyamatában? Másodszor pedig, honnan származik valójában?
Univerzális hűtőfolyadék
A kozmikus anyag össztömegében maga a por, vagyis a szén, a szilícium és néhány más elem szilárd részecskéivé egyesült atomjai olyan kicsi, hogy a csillagok építőanyagaként mindenesetre úgy tűnik, hogy képesek nem veszik figyelembe. Valójában azonban szerepük nagyszerű - ők hűtik le a forró csillagközi gázt, és alakítják azt nagyon hideg sűrű felhővé, amelyből csillagok keletkeznek.
A tény az, hogy a csillagközi gáz maga nem tud lehűlni. A hidrogénatom elektronszerkezete olyan, hogy a spektrum látható és ultraibolya tartományában fényt bocsát ki, de az infravörös tartományban nem tud felesleges energiát leadni, ha van ilyen. Képletesen szólva, a hidrogén nem tud hőt sugározni. A megfelelő hűtéshez szükség van egy „hűtőszekrényre”, amelynek szerepét a csillagközi porszemcsék töltik be.
A porszemekkel való nagy sebességű ütközés során a nehezebb és lassabb porszemekkel ellentétben a gázmolekulák gyorsan repülnek, veszítenek sebességükből, és mozgási energiájuk átadódik a porszemeknek. Ezenkívül felmelegszik, és ezt a felesleges hőt a környező térnek adja le, többek között infravörös sugárzás formájában, miközben maga lehűl. Így a por a csillagközi molekulák hőjének elnyelésével egyfajta sugárzóként működik, hűti a gázfelhőt. Nem sok tömegű - a teljes felhő tömegének körülbelül 1% -a, de ez elegendő a felesleges hő eltávolításához évmilliók alatt.
Amikor a felhő hőmérséklete csökken, a nyomás is csökken, a felhő lecsapódik és csillagok születhetnek belőle. Annak az anyagnak a maradványai, amelyből a csillag született, a bolygók kialakulásának kiindulási anyagai. Már porszemcséket is tartalmaznak, méghozzá nagyobb mennyiségben. Mert a csillag születése után felmelegszik és felgyorsítja maga körül az összes gázt, miközben a por a közelben repül. Hiszen képes hűteni, és sokkal erősebben vonzódik az új csillaghoz, mint az egyes gázmolekulák. Végül egy porfelhő van az újszülött csillag közelében, és porban gazdag gáz a periférián.
Ott születnek olyan gázbolygók, mint a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz. Nos, sziklás bolygók jelennek meg a csillag közelében. Számunkra ez a Mars, a Föld, a Vénusz és a Merkúr. Meglehetősen egyértelmű felosztást mutat két zónára: gázbolygókra és szilárd bolygókra. Így kiderült, hogy a Föld nagyrészt csillagközi porszemekből áll. A fémpor részecskék a bolygó magjának részévé váltak, és most a Földnek hatalmas vasmagja van.
A Fiatal Univerzum rejtélye
Ha kialakult egy galaxis, akkor honnan származik a por Elvileg a tudósok megértik? Legjelentősebb forrásai a nóvák és szupernóvák, amelyek elveszítik tömegük egy részét, „ledobják” a héjat a környező térbe. Ráadásul a vörös óriások táguló légkörében is megszületik a por, ahonnan szó szerint elsodorja a sugárzási nyomás. Hűvös, csillagokhoz mérten atmoszférájukban (kb. 2,5-3 ezer kelvin) meglehetősen sok viszonylag összetett molekula található.
De itt van egy rejtély, amelyet még nem sikerült megfejteni. Mindig is azt hitték, hogy a por a csillagok evolúciójának terméke. Más szóval, csillagoknak meg kell születniük, létezniük kell egy ideig, meg kell öregedniük, és mondjuk port kell termelniük az utolsó szupernóva-robbanás során. De mi volt előbb - a tojás vagy a csirke? A csillag születéséhez szükséges első por, vagy az első csillag, amely valamilyen oknál fogva por segítsége nélkül született, megöregedett, felrobbant, létrehozva a legelső port.
Mi történt az elején? Végül is, amikor 14 milliárd évvel ezelőtt bekövetkezett az Ősrobbanás, az Univerzumban csak hidrogén és hélium volt, más elemek nem! Ekkor kezdtek előbukkanni belőlük az első galaxisok, hatalmas felhők, és bennük az első csillagok, amelyeknek hosszú életutat kellett bejárniuk. A csillagok magjában végbemenő termonukleáris reakcióknak bonyolultabb kémiai elemeket kellett volna „főzniük”, a hidrogént és a héliumot szénné, nitrogénné, oxigénné stb. változtatniuk, majd a csillagnak mindezt az űrbe kellett volna dobnia, felrobbanva, vagy fokozatosan le kellett volna dobnia magáról. héj. Ennek a masszának azután le kellett hűlnie, lehűlnie és végül porrá kellett alakulnia. De már 2 milliárd évvel az Ősrobbanás után a legkorábbi galaxisokban por volt! Teleszkópok segítségével a miénktől 12 milliárd fényévnyire lévő galaxisokban fedezték fel. Ugyanakkor a 2 milliárd év túl rövid időszak egy csillag teljes életciklusához: ezalatt a legtöbb csillagnak nincs ideje megöregedni. Honnan jött a por a fiatal Galaxisban, ha a hidrogénen és a héliumon kívül semmi sem lehet ott, az rejtély.
Mote reaktor
A csillagközi por nemcsak egyfajta univerzális hűtőfolyadékként működik, de talán a pornak köszönhető, hogy összetett molekulák jelennek meg az űrben.
A helyzet az, hogy a porszemcse felülete egyrészt reaktorként szolgálhat, amelyben atomokból molekulák képződnek, másrészt katalizátorként a szintézis reakcióihoz. Hiszen elképzelhetetlenül kicsi annak a valószínűsége, hogy egy ponton sok különböző elem atomja ütközik, sőt kölcsönhatásba lép egymással éppen az abszolút nulla feletti hőmérsékleten. De annak a valószínűsége, hogy egy porszem egymás után összeütközik különböző atomokkal vagy molekulákkal repülés közben, különösen egy hideg sűrű felhőben, meglehetősen nagy. Tulajdonképpen ez történik – a ráfagyott atomokból és molekulákból így alakul ki csillagközi porszemcsékből álló héj.
Szilárd felületen az atomok közel vannak egymáshoz. Egy porszem felszínén vándorolva az energetikailag legkedvezőbb pozíciót keresve, az atomok találkoznak, és egymás közelében találva képesek reagálni egymással. Természetesen nagyon lassan, a porrészecske hőmérsékletének megfelelően. A részecskék felülete, különösen a fémmagot tartalmazó részecskék felülete katalizátor tulajdonságokat mutathat. A földi kémikusok jól tudják, hogy a leghatékonyabb katalizátorok pontosan a mikron töredéknyi méretű részecskéi, amelyeken a normális körülmények között teljesen „közömbös” molekulák összegyűlnek, majd reagálnak. Nyilván így keletkezik a molekuláris hidrogén: atomjai egy porszemre „ragadnak”, majd elrepülnek onnan, de párban, molekulák formájában.
Nagyon könnyen lehet, hogy a kis csillagközi porrészecskék, amelyek héjukban megtartottak néhány szerves molekulát, köztük a legegyszerűbb aminosavakat, körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt hozták az első „életmagot” a Földre. Ez persze nem más, mint egy gyönyörű hipotézis. De ami mellette szól, az az, hogy a glicin aminosavat hideg gáz- és porfelhőkben találták meg. Lehet, hogy vannak mások is, csak a teleszkópok képességei még nem teszik lehetővé azok észlelését.
Porvadászat
A csillagközi por tulajdonságait természetesen távolról is lehet tanulmányozni a Földön vagy annak műholdain található távcsövek és egyéb műszerek segítségével. De sokkal csábítóbb a csillagközi porrészecskéket megfogni, majd részletesen tanulmányozni, nem elméletileg, hanem gyakorlatilag megtudni, miből állnak és hogyan épülnek fel. Itt két lehetőség van. Elérheti az űr mélyét, ott összegyűjtheti a csillagközi port, eljuttathatja a Földre, és minden lehetséges módon elemezheti. Vagy megpróbálhat a Naprendszeren kívülre repülni, és útközben közvetlenül az űrhajó fedélzetén elemezni a port, és az így kapott adatokat a Földre küldeni.
Az első kísérletet arra, hogy csillagközi porból és általában a csillagközi közeg anyagaiból mintákat hozzanak, néhány éve a NASA tette. Az űrhajó speciális csapdákkal volt felszerelve - gyűjtőkkel a csillagközi por és a kozmikus szél részecskéinek összegyűjtésére. A porszemcsék héjuk elvesztése nélkül történő felfogására a csapdákat speciális anyaggal, az úgynevezett aerogéllel töltötték meg. Ez a nagyon könnyű habos anyag (amelynek összetétele üzleti titok) hasonlít a zseléhez. A bejutást követően a porszemcsék megakadnak, majd, mint minden csapdánál, a fedél lecsapódik, hogy kinyíljon a Földön.
Ezt a projektet Stardust Stardustnak hívták. Programja grandiózus. Az 1999. februári kilövés után a fedélzeten lévő berendezések végül mintákat fognak gyűjteni a csillagközi porból és a portól elkülönítve a tavaly februárban a Föld közelében repült Wild-2 üstökös közvetlen közelében. Ezzel az értékes rakománnyal megtöltött konténerekkel a hajó hazarepül, hogy 2006. január 15-én leszálljon Utah-ban, Salt Lake City (USA) közelében. Ekkor a csillagászok végre saját szemükkel látják (természetesen mikroszkóp segítségével) azokat a porszemeket, amelyek összetételét és szerkezeti modelljét már előre megjósolták.
2001 augusztusában pedig a Genesis repült, hogy anyagmintákat gyűjtsön a mélyűrből. Ez a NASA projekt főként a napszél részecskéinek befogására irányult. Miután 1127 napot töltött a világűrben, amely alatt körülbelül 32 millió km-t repült, a hajó visszatért, és a kapott mintákat - ionokat és napszélrészecskéket tartalmazó csapdákat - a Földre dobott. Sajnos szerencsétlenség történt - az ejtőernyő nem nyílt ki, és a kapszula teljes erejével a földet érte. És lezuhant. Természetesen a törmeléket összegyűjtötték és alaposan tanulmányozták. 2005 márciusában azonban egy houstoni konferencián a program résztvevője, Don Barnetti elmondta, hogy négy napszél-részecskéket tartalmazó kollektor nem sérült meg, és ezek tartalmát, 0,4 mg-os napszelet, a houstoni tudósok aktívan tanulmányozták.
A NASA azonban most egy harmadik, még ambiciózusabb projektet készít elő. Ez lesz az Interstellar Probe űrmisszió. Ezúttal az űrszonda 200 AU távolságra távolodik el. pl. a Földtől (azaz a Föld és a Nap távolsága). Ez a hajó soha nem tér vissza, de sokféle felszereléssel lesz megtöltve, beleértve a csillagközi por mintáinak elemzését is. Ha minden sikerül, a mélyűrből származó csillagközi porszemeket végre automatikusan rögzítik, lefényképezik és elemzik, közvetlenül az űrhajó fedélzetén.
Fiatal csillagok kialakulása
1. Óriás galaktikus molekulafelhő, melynek mérete 100 parszek, tömege 100 000 nap, hőmérséklete 50 K, sűrűsége 10 2 részecske/cm 3. Ebben a felhőben nagy kiterjedésű kondenzáció található - diffúz gáz- és porköd (1 x 10 db, 10 000 nap, 20 K, 10 3 részecske/cm 3) és kis kondenzáció - gáz- és porköd (maximum 1 db, 100 x) 1000 nap, 20 K, 10 4 részecske/cm 3). Ez utóbbi belsejében pontosan 0,1 db méretű, 1 x 10 nap tömegű és 10 x 10 6 részecske/cm 3 sűrűségű gömbcsomók vannak, ahol új csillagok keletkeznek.
2. Egy csillag születése gáz- és porfelhőben
3. Az új csillag sugárzásával és csillagszélével eloszlatja magától a környező gázt.
4. Egy fiatal csillag bukkan fel az űrbe, amely tiszta, gáz- és pormentes
A Nap tömegével megegyező tömegű csillag „embrionális” fejlődésének szakaszai
5. 2 000 000 nap nagyságú, körülbelül 15 K hőmérsékletű és 10-19 g/cm 3 kezdeti sűrűségű, gravitációsan instabil felhő eredete
6. Ez a felhő több százezer év elteltével körülbelül 200 K hőmérsékletű, 100 nap nagyságú magot alkot, tömege még mindig csak a nap 0,05 része.
7. Ebben a szakaszban az akár 2000 K hőmérsékletű mag a hidrogén ionizációja miatt élesen összehúzódik, és egyidejűleg 20 000 K-ig melegszik, a növekvő csillagra eső anyag sebessége eléri a 100 km/s-t.
8. Két nap méretű protocsillag, amelynek hőmérséklete a középpontjában 2x10 5 K, a felszínén pedig 3x10 3 K
9. A csillagok előevolúciójának utolsó szakasza a lassú kompresszió, amely során a lítium és a berillium izotópok kiégnek. Csak azután, hogy a hőmérséklet 6x10 6 K-ra emelkedik, a csillag belsejében beindulnak a hélium hidrogénből történő szintézisének termonukleáris reakciói. Egy olyan csillag születési ciklusának teljes időtartama, mint a mi Napunk, 50 millió év, utána egy ilyen csillag több milliárd évig csendesen éghet
Olga Maksimenko, a kémiai tudományok kandidátusa
Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete