Ψυχρή απάντηση στον σχηματισμό των πλανητών

Πηγή: Discovery News,21 Μαρτίου 2005

Οι πλανήτες σχηματίστηκαν από μια ειδική μορφή πάγου που έπαιξε το ρόλο συγκολλητικής ουσίας,  και που δημιουργήθηκε από το διαστρικό αέριο, λένε  ερευνητές. Αλλά το μυστήριο που υπήρχε για το πως αυτά τα μικρά κομμάτια πάγου συγκολλήθηκαν στο αρχικό στάδιο σχηματισμού του ηλιακού συστήματος για να σχηματίσουν τους πλανήτες, λύθηκε από αμερικανούς ερευνητές.

Ο Jim Cowin και ομάδα από το Εθνικό Εργαστήριο (PNNL) στην πολιτεία της Ουάσιγκτον δημοσίευσαν τις ανακαλύψεις τους σε ένα πρόσφατο τεύχος του Astrophysical Journal.

Οι ερευνητές αυτοί κατόρθωσαν να εξετάσουν για πρώτη φορά με ποιο τρόπο οι πανταχού παρόντες παγωμένοι κόκκοι της σκόνης του γαλαξία συγκολλήθηκαν μαζί, στα πρώτα -πρώτα μικρά βήματα που έγιναν για την οικοδόμηση των πλανητών γύρω από τα αστέρια.

"Το νερό είναι μια περίπλοκη ουσία," λέει ο Cowin.

Οι ερευνητές έκαναν κατευθείαν πάγο από νερό από υδρατμούς σε ένα εργαστήριο κάτω από συνθήκες χαμηλής πιέσεως και ψύξης, όπως συναντώνται στο διάστημα.

Όταν εξασκείται σε επιφάνεια υδρατμών χαμηλή πίεση σε θερμοκρασία -233 °C, ο πάγος δεν μοιάζει με αυτόν που συναντάμε το χειμώνα εδώ στη Γη, λέει ο Colvin.

Αντιθέτως, τα μόρια του νερού κάνουν δύο πολύ παράξενα πράγματα.

Κατ' αρχάς, δημιουργούν μια χαλαρή, ελαφρά, συνθλιμμένη δομή πάγου που καταλαμβάνει τον διπλάσιο όγκο του κανονικού πάγου.

Αυτή η 'ευρύχωρη' δομή του πάγου λειτουργεί σαν ένα αμορτισέρ κατά τη διάρκεια συγκρούσεων με άλλα σωματίδια. Αυτό εμποδίζει τα σωματίδια της σκόνης να ανακλώνται αιώνια το ένα με το άλλο, χωρίς να μπορούν να συσσωρεύονται.

Το δεύτερο πράγμα είναι ότι τα μόρια του νερού μπορεί να ευθυγραμμιστούν ηλεκτρικά, μόριο με μόριο καθώς αυτά συγκεντρώνονται για να κάνουν τον πάγο, έτσι ώστε ολόκληρο το σωματίδιο της σκόνης που καλύπτουν να έχει δύο ηλεκτρικούς πόλους (ένα θετικό και έναν αρνητικό ηλεκτρικό πόλο), όπως έχει δύο πόλους κι ένας μικροσκοπικός μαγνήτης.

Μια κάμερα υψηλής ταχύτητας επέτρεψε στους ερευνητές να εξετάσουν με ποιο τρόπο αναπηδούσαν οι κεραμικές σφαίρες πάνω σε πάγο σαν του διαστήματος

Εκπληκτικά συμπεράσματα

Αυτό το δεύτερο χαρακτηριστικό γνώρισμα του διαστημικού πάγου θα μπορούσε να αναγκάσει τα σωματίδια της σκόνης να έλκονται το ένα με το άλλο.

"Το γεγονός αυτό με έκανε να ανασηκώσω τα φρύδια μου", αναφέρει ο καθηγητή Bruce Draine, ειδικός της διαστρικής σκόνης από το πανεπιστήμιο του Princeton.

Το γεγονός ότι οι παγωμένοι κόκκοι της σκόνης θα μπορούσαν να πολωθούν ηλεκτρικά είναι κάτι το νέο, λέει ο Draine. "Αυτό δείχνει ότι πολώνονται όταν τα μόρια του νερού κολλάνε μεταξύ τους".

Η πόλωση πρέπει να είναι σημαντική επειδή πρέπει να υπάρχει κάτι που να συγκρατεί μαζί τα μικροσκοπικά σωματίδια, αντί να ανακλώνται αιώνια το ένα με το άλλο ή να ταξιδεύουν μόνα τους μέσα στο διάστημα, ειδάλλως δεν θα υπήρχε κανένας πλανήτης οπουδήποτε, ισχυρίζεται ο Draine.

Αυτό το μικρής κλίμακας ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να είναι αρκετό για να προσελκύσει τα παγωμένα σωματίδια της σκόνης το ένα με το άλλο.

Και ενώ η ιδέα ότι ο διαστημικός πάγος στα σωματίδια της σκόνης θα μπορούσε να είναι αιτία σύνθλιψης και ενός είδους αμορτισέρ δεν είναι νέα, ανέφερε ο Draine, η ομάδα του PNNL είναι η πρώτη που εξέτασε στην πράξη αυτή την ιδέα.

Αυτό που έκαναν οι ερευνητές στο PNNL ήταν εντυπωσιακά απλό: έριξαν κεραμικές σφαίρες διαμέτρου 1,6 χιλιοστών πάνω από ένα φύλλο διαστημικού πάγου κατασκευασμένου όμως στο εργαστήριο τους, και κινηματογράφησαν το φαινόμενο με μια μεγάλη φωτογραφική κάμερα. Τέλος  μέτρησαν πόσο υψηλά αναπήδησαν οι σφαίρες.

Οι σφαίρες στο πείραμα αναπήδησαν μόνο στο 8% του αρχικού ύψους τους όταν κτύπησαν το διαστημικό πάγο, έναντι του ύψους 80% που ανασηκώθηκαν όταν κτυπούσαν τον κανονικό και θερμότερου γήινο πάγο.

Τα στοιχεία της ομάδας PNNL θα μπορούσαν να ενσωματωθούν στα μοντέλα του σχηματισμού πλανητών, λέει ο Draine, κάτι που θα μπορούσε να εξηγήσει στο μέλλον πώς η διαστημική σκόνη καταλήγει να μεταμορφώνεται κάτι σαν τη Γη.