Космическая пыль во Вселенной оказалась более пористой, чем считали ученые

На протяжении десятилетий ученые спорили о том, как на самом деле выглядит космическая пыль, которая составляет основу туманностей и служит «строительным материалом» для планет. Новое исследование, проведенное Алексеем Потаповым из Йенского университета им. Фридриха Шиллера и его коллегами, показало, что это вещество может быть гораздо более «губчатым» или «пушистым», чем предполагали традиционные модели. Ключевым параметром здесь является пористость, то есть обилие пустот и отверстий внутри и между частицами.

От пористости напрямую зависит площадь доступной поверхности, которая выступает в роли катализатора для ключевых химических реакций в космических облаках. Например, образование молекулярного водорода (H2) — фундаментального «кирпичика» для образования звезд, может протекать в сотни раз эффективнее на поверхности пористой пыли по сравнению с компактной. 

Кроме того, сложная, губчатая структура частиц действует как идеальная ловушка для летучих веществ. Микрополости внутри пылинок могут надежно укрывать такие хрупкие молекулы, как вода, защищая их от разрушительного ультрафиолетового излучения и экстремальных температур. Таким образом, пористая пыль может выполнять функцию космического «доставщика», перемещая жизненно важные элементы и соединения прямо в протопланетные диски, где формируются будущие планеты, такие как Земля.

Свои выводы авторы подкрепляют рядом доказательств из четырех независимых источников. Первым и самым весомым аргументом стали прямые образцы, собранные космическими аппаратами – зондом Stardust, пролетевшим сквозь хвост кометы Вильда-2, и зондом Rosetta, изучавшим комету 67P/Чурюмова–Герасименко. Ученые обнаружили в составе полученного кометного вещества как плотные, так и невероятно пористые частицы, причем пористость некоторых из них достигала 99%.

Вторым доказательством послужили дистанционные наблюдения. Изучение поляризации света и спектров пыли в межзвездной среде с помощью мощных инструментов вроде телескопа ALMA показало, что ее пористость также крайне высока — до 90% в системе HL Tau. Исследователи полагают, что реальные показатели могут быть еще выше, однако частицы уплотняются из-за многократных столкновений друг с другом, что снижает пористость.

Третьим подтверждением стали лабораторные эксперименты. Ученые пытались воссоздать процесс «выращивания» космической пыли на Земле, испаряя лазером горные породы и осаждая получившиеся газы и пыль. Результат был всегда одинаковым — образовывались чрезвычайно пористые структуры, удивительно похожие на те, что уловили Stardust и Rosetta.

Наконец, предположения подтвердили компьютерные модели. Однако, несмотря на убедительные доказательства, авторы подчеркивают, что для окончательного вердикта требуется больше данных. Пока нельзя с абсолютной уверенностью утверждать, что вся космическая пыль во Вселенной имеет такую губчатую, пористую структуру.

Ранее астрофизики из Южной Кореи поставили под сомнение теорию об ускорении расширения Вселенной. По их оценкам, этот процесс, наоборот, начал постепенно замедляться.

Иллюстрация NASA