Скільки космічної води знайде Джеймс Вебб?

Серед завдань, які стоятимуть перед новим космічним телескопом імені Джеймса Вебба, є дослідження молекулярних хмар, протопланетних дисків та молодих зір у галактиках. Дослідники з NASA сподіваються розібратися у тому, як за цих умов формується важливий елемент життя.

Очікується, що за допомогою цього потужного інструменту ми нарешті дізнаємося, як всередині цих хмар взаємодіють між собою молекули води, діоксиду вуглецю та інших речовин, та як вони утворюють складні сполуки.

Що можна знайти у молекулярних хмарах?

Космічні молекулярні хмари часто залишаються поза нашою увагою, особливо, коли на борту найпотужнішої ракети сьогодення запускають червоний родстер Tesla. А ось самі науковці цими об’єктами цікавляться вже давно. І справа навіть не в тому, що ці велетенські скупчення газу та пилу є тим місцем, де народжуються зорі. Можливо, життя як воно є, чи, принаймні, складні органічні молекули розпочинають свій шлях саме тут.

Анімація руху частинок у протопланетному диску. Джерело: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

Молекулярні хмари є досить щільними утвореннями. Не настільки щільними, як вода в океані, але крихітні тверді частинки, які ми називаємо пилом, затримують жорстке ультрафіолетове випромінювання достатньо ефективно для того, аби складні молекули в середині цих хмар не розпадалися.

Так молекули гідрогену, зустрічаючись з молекулами оксигену утворюють воду, молекули карбону, зустрічаючись з  киснем, утворюють вуглекислий газ. А коли ці молекули взаємодіють між собою, виникає вірогідність, що утвориться органічна молекула. Процес протікає мільйони років, а частинки пилу працюють як центри кристалізації, навколо яких поступово формуються “снігові пластівці” з замерзлої води, діоксиду вуглецю, метану та іншої органіки.

Усе це – достатньо складний процес і про те, як далеко він заходить, ми маємо дуже приблизне уявлення. Це пояснюється точністю наших вимірювань, яка донедавна залишалася надзвичайно низькою. Цілком можливо, що саме у цих молекулярних хмарах вперше виникають гіперцикли – автокаталітичні цикли хімічних реакцій, що, як вважають, можуть бути початковою ланкою біологічної еволюції.

Унікальні можливості Вебба

Аж ось з’являється телескоп імені Джеймса Вебба. Його запуску чекають із  2007 року, бо він має стати найпотужнішим  інструментом, який  працює в інфрачервоному діапазоні. І справа тут не тільки у  велетенському дзеркалі, діаметром у 6,5 метрів, що вперше працюватиме там, де йому не заважатиме атмосфера Землі.

Телесоком ім. Джеймса Вебба
Інженери підіймають оптичне обладнання та наукові прилади космічного телескопа ім. Джеймса Вебба. Джерело: NASA/Chris Gunn

Телескоп Джеймса Вебба – це ще й спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону та прилад для роботи у середньому інфрачервоному діапазоні. Коли телескоп почне працювати, ці прилади даватимуть результати у шість разів точніші, ніж будь-який аналогічний пристрій, який ми маємо зараз.

Усе, що ми знаємо про матеріал, з якого складаються об’єкти у далекому космосі, ми дізналися за допомогою спектроскопії. І газопилові хмари у цьому плані цікаві тим, що ми їх бачимо завдяки світлу зір, які знаходяться поблизу. Тож, спостерігаючи спектри таких хмар, ми бачимо “відбитки пальців” речовин на самих зорях на речовини у хмарах.

Спектри основних речовин, що містяться у молекулярних хмарах.
Спектри основних речовин, що містяться у молекулярних хмарах (вода, метанол, окис вуглецю, метан, аміак, силікати, двоокис вуглецю). Джерело: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team, and M. McClure (Universiteit van Amsterdam) and A. Boogert (University of Hawaii)

А регіони зореутворення цікаві тим, що крім зірок і  пилу з газом  у них можуть бути присутні «сніжки» майбутніх планет.  Раніше, для того, аби розрізнити такі деталі, нам не вистачало точності вимірювань. Але  і тоді, коли  почне роботу новий телескоп, ми не будемо впевнені у тому, як  правильно «розшифровувати» потік даних від його спектрографа. Тож, можливо, знадобляться нові експерименти на Землі, для того, щоб зрозуміти, як «сніжинки» складної форми та хімічного складу впливають на формування спектру.

Пошук води у космосі за допомогою телескопа Джеймса Вебба може вилитися в одне з найважливіших досліджень наступного десятиліття. Цілком можливо, що ця нібито цілком астрономічна задача, допоможе знайти відповідь на  питання про те, з чого розпочалося життя на Землі.

Повідомити про помилку: підкресліть текст та натисніть CTRL+Enter або
Олександр Бурлака
  • 45 записів
  • 0 дописів
Олександр займається популяризацією науки, веде блоги та працює викладачем у Харківському національному технічному університеті сільського господарства ім. Петра Василенка. Має ступінь кандидата технічних наук.