Возможное объяснение обилия молекулярного водорода в космосе
Физики-материаловеды из Сиднейского университета предложили возможное объяснение огромного количества молекулярного водорода в космосе. В исследовании, опубликованном в журнале Communications Chemistry, Юйчжэнь Го и Дэвид Маккензи проверили гипотезу, что космическая пыль может служить катализатором для объединения атомов водорода в молекулы H2 в космическом пространстве.
Астрономы давно пытаются понять причину обилия молекулярного водорода в космосе. Было трудно представить сценарий, при котором два атома водорода, дрейфующие в пустоте, могли бы столкнуться и образовать связь. В новой работе исследователи предположили, что решением может быть космическая пыль.
Для проверки этой возможности учёные использовали фуллерены в качестве аналога космической пыли. Они выбрали сферические молекулы из 60 атомов углерода (C60), поскольку те обладают многими характеристиками космической пыли. Кроме того, предыдущие исследования указывали на наличие множества молекул C60 в космическом пространстве.
Чтобы проверить идею о каталитической роли пыли в образовании молекул водорода, исследователи создали на компьютере модель, отображающую структуру и характеристики фуллерена, по форме напоминающего футбольный мяч. Затем они смоделировали, что может произойти, если два атома водорода столкнутся с фуллереном в двух разных сценариях.
В первом сценарии два атома водорода, уже слабо связанные с поверхностью фуллерена, перемещались по ней до столкновения друг с другом. Во втором сценарии атом водорода, дрейфующий в пространстве, сталкивался с другим атомом водорода, прикреплённым к фуллерену.
Исследователи обнаружили, что в обоих сценариях два атома водорода образовывали связь, формируя молекулу H2. Они также отметили, что обратная реакция не происходила, поскольку энергия, выделившаяся при столкновении, поглощалась фуллереном, а не вновь образованной молекулой водорода.
Кроме того, было установлено, что такое связывание может происходить при умеренных температурах около 50 K и даже при температурах до 10 K. Учёные делают вывод, что образование молекул водорода в космосе может происходить и при более высоких энергиях и температурах.