Возможное объяснение того, почему в космосе так много молекулярного водорода

Захват H_I с помощью C₆₀ с использованием различных уровней теории и различных мест воздействия. Автор: Communications Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s42004-025-01489-z

Два физика-материаловеда из Сиднейского университета нашли возможное объяснение огромного количества молекулярного водорода в космосе. В своем исследовании , опубликованном в журнале Communications Chemistry, Юйчжэнь Го и Дэвид Маккензи проверили возможность использования космической пыли в качестве катализатора, позволяющего атомам водорода сливаться в молекулы водорода в космосе.

Астрономы много лет ломали голову над вопросом обилия молекулярного водорода в космосе. Это связано с тем, что было трудно представить себе сценарий, в котором два атома водорода, плавающие в необъятном космосе, столкнулись бы друг с другом и связались. В этом новом исследовании ученые задались вопросом, может ли космическая пыль дать решение.

Чтобы проверить эту возможность, исследователи использовали фуллерены в качестве заменителя космической пыли. Они выбрали сфероидальные молекулы с 60 атомами углерода, потому что они имеют много общих характеристик с космической пылью. Кроме того, предыдущие исследования показали, что в космосе плавает много молекул C ₆₀.

Чтобы проверить идею о том, что космическая пыль служит катализатором для создания молекул водорода, исследователи создали на компьютере модель, показывающую структуру и характеристики фуллерена, имеющего форму футбольного мяча. Затем они смоделировали, что может произойти, если два атома водорода столкнутся с фуллереном при двух различных сценариях.

В первом сценарии два атома водорода, которые уже едва прилипли к фуллерену, двигались по его поверхности, пока не столкнулись друг с другом. Во втором сценарии атом водорода, плавающий в пространстве, столкнулся с другим атомом водорода, который был прикреплен к фуллерену.

Исследователи обнаружили, что два атома водорода будут связываться, что позволит образовать молекулу водорода в обоих сценариях. Они также отметили, что обратной реакции не произошло из-за энергии, высвобождающейся при столкновении, поскольку она была поглощена фуллереном, а не новообразованной молекулой водорода.

Они также обнаружили, что такое связывание может происходить при средних температурах 50 К и при температурах до 10 К. Они приходят к выводу, что образование молекул водорода в космосе может происходить также при более высоких энергиях и температурах.

Больше информации: Yuzhen Guo et al, Ab-initio dynamic study of mechanisms for dust-mediated molecular hydrogen formation in space, Communications Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s42004-025-01489-z