Потерянная во Вселенной сера может содержаться в соли, пыли и гальке
Комбинированное изображение области звездообразования (слева) и кометы 67P (справа). В центре находится соль гидросульфида аммония (NH4SH), которая, по-видимому, имеет много общего и которая, среди прочего, объясняет, почему в областях звездообразования содержится меньше летучей серы, чем ожидалось. Автор: NASA/ESA/CSA/М. Замани (ESA/Webb); ESA/Rosetta/NAVCAM; К. Славичинская
Международная команда, возглавляемая астрономами из Лейденского университета, в ходе лабораторных экспериментов показала, что сера может связываться с аммонием в ледяных космических условиях и образовывать соль, которая прилипает к пыли и гальке. Полученная в результате сернистая соль не только помогает объяснить тайну исчезновения сернистого газа, но и является загадочным источником данных, полученных с помощью прибора MIRI космического телескопа Джеймса Уэбба и других телескопов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
В течение последних двух десятилетий астрохимики и астрономы были озадачены двумя, казалось бы, необъяснимыми загадками. Первая заключалась в том, что количество летучей серы в плотных облаках и областях звездообразования намного ниже, чем в более разреженных областях между звездами. Казалось, что сера исчезает. Во-вторых, спектр инфракрасного излучения из областей звездообразования содержит поразительный, но необъяснимый пик.
Команда, возглавляемая исследователями из Лейденского университета в Нидерландах, предлагает решение обеих загадок сразу: соль гидросульфида аммония. Исследователи подкрепляют свое решение лабораторными экспериментами, имитирующими космические условия. Они включают в себя чрезвычайно холодные условия, в которых присутствуют пыль, лед и галька, а также относительно небольшое количество молекул, способных вступать в реакцию.
Эксперименты показали, что летучий NH3 (аммиак, хорошо известный по детергентам) и летучий H2s (сероводород, запах тухлых яиц) быстро вступают в реакцию с образованием NH4SH (соль гидросульфида аммония), когда они соединяются в виде льда вокруг частиц пыли. Это говорит о том, что в плотных областях звездообразования часть летучей серы задерживается в пыли и гальке. В результате сера, по-видимому, исчезла.
Кроме того, эксперименты показали, что соль гидросульфида аммония создает пик в точном местоположении ранее необъяснимого пика в данных, полученных, в частности, с помощью прибора MIRI на космическом телескопе Джеймса Уэбба. Этот пик позволил астрономам подсчитать, что примерно до 20% недостающей серы может находиться в виде сернистой соли в пыли и гальке.
Одним выстрелом можно убить двух зайцев
"Я думаю, это здорово, что мы наконец-то разгадали обе тайны", - говорит Кэти Славичинска. Она является аспиранткой Лейденского университета и первым автором научной статьи. «С помощью нашего исследования мы убиваем двух зайцев одним выстрелом».
Исследование было инициировано результатами миссии ЕКА «Розетта». В ходе этой миссии космический аппарат находился на орбите кометы 67P в период с 2014 по 2016 год. Анализы, опубликованные в конце 2022 года, показали, что частицы пыли кометы содержали неожиданно высокий уровень гидросульфида аммония.
Славичинска объясняет: "И поскольку мы подозреваем, что кометы содержат много первозданного ледяного материала, оставшегося с первых дней существования нашей Солнечной системы, логичным следующим шагом был поиск гидросульфида аммония во льду областей звездообразования".
Второй автор Эдвин Бугерт, голландский ученый, работающий в Гавайском университете в Маноа, говорит: "Интересно видеть, как мы можем проследить химические следы от нашей нынешней солнечной системы до происхождения новых солнечных систем".
В будущем исследователи планируют провести дополнительные наблюдения с помощью прибора MIRI на космическом телескопе Джеймса Уэбба, чтобы подтвердить теорию инфракрасного пика. Они также надеются найти оставшиеся восемьдесят процентов пропавшей серы. Предыдущие исследования показали, что сульфиды металлов и аллотропы серы могут играть определенную роль.
Дополнительная информация: К. Славичинская и др., Гидросульфид аммония (NH4SH) как потенциально важный поглотитель серы в межзвездных льдах, Астрономия и астрофизика (2025), doi.org/10.1051/0004-6361/202451383 [препринт: arxiv.org/abs/2410.02860]
0 комментариев