• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.06.2022
Василий Парфенов
687

Умирающие звезды заподозрили в «засеве» космоса углеродными нанотрубками

3.1

Среди металлов — а так астрофизики называют всю таблицу Менделеева, за исключением водорода и гелия — углерод занимает второе место после кислорода по распространенности во Вселенной. Что любопытно, даже в межзвездном пространстве этот элемент встречается в самых разных формах, многие из которых требуют весьма специфических условий формирования. Один из наиболее вероятных способов появления фуллеренов и углеродных нанотрубок в открытом космосе выявили американские ученые.

Умирающие звезды заподозрили в «засеве» космоса углеродными нанотрубками
Туманность Кольцо (NGC 6720, M 57 или Мессье 57) / ©AURA, STScI, NASA

Описание исследования и результаты экспериментов команда специалистов из Аризонского университета (США) представила 16 июня, на 240-й встрече Американского астрономического общества в Пасадене (Калифорния). Соответствующая полноценная научная работа еще не опубликована, но уже рецензируется журналом Journal of Physical Chemistry A.

Разнообразие аллотропических модификаций углерода — то есть простых веществ одного химического элемента — поистине чудесно. В случае элемента, служащего основой всей органической химии, известно порядка десятка таких форм. И каждая из них радикально отличается от остальных по физическим и химическим свойствам. Следовательно, находит самое разнообразное применение как в природе, так и в человеческой деятельности. Графит и алмаз используются в повседневной жизни людей и в промышленности. Фуллерены и нанотрубки способны стать базой прорывных разработок в медицине, технике и фундаментальных исследованиях.

Умирающие звезды заподозрили в «засеве» космоса углеродными нанотрубками
Формирующиеся в газопылевой туманности фуллерены. Художественное представление / © NASA, JPL-Caltech

Различные аллотропические модификации углерода распространены не только на Земле, но и встречаются в космосе повсеместно. Как возникают графит и алмаз — науке известно, а вот каким образом формируются состоящие из десятков или даже сотен атомов молекулы фуллеренов вне лабораторий — вопрос до сих пор не до конца решенный.

До недавнего времени существовало несколько предполагаемых механизмов образования таких молекул в природе. Один из них три года назад предложил ведущий автор нового исследования Джейкоб Бернал (Jacob Bernal) вместе с коллегами. Ученые обнаружили, что при симуляции условий, которые возникают в образовавшихся вокруг умирающих звезд туманностях, часть атомов углерода образует наиболее распространенные фуллерены — C60.

Эти молекулы еще называют бакиболлами или бакминстерфуллеренами. Они представляют собой шары из 60 атомов углерода, формирующие два десятка шестиугольников и 12 пятиугольников, из которых получается своеобразный мячик. Иногда фуллерены содержат включения других элементов в свою структуру или даже буквально запирают какие-нибудь атомы внутри собственной полости.

Последнее явление позволяет ученым в некоторых случаях узнавать изотопный и химический состав древних атмосфер планет. Хотя C60 — самый распространенный фуллерен, существуют стабильные молекулы и C20, и C70, и даже более чем с сотней атомов углерода.

Умирающие звезды заподозрили в «засеве» космоса углеродными нанотрубками
Просвечивающий электронный микроскоп, при помощи которого возможно наблюдать отдельные атомы / ©University of Arizona

Помимо шара, фуллерены могут принимать довольно разнообразные формы — от луковиц до цилиндров с закругленными торцами. Да, углеродные нанотрубки — тоже фуллерены, просто из-за сильно отличающихся свойств их выделяют в отдельную аллотропическую модификацию.

На основе предыдущего исследования бакиболлов команда Бернала решила проверить гипотезу, согласно которой C60 формируется в окрестностях умирающих звезд не один. Фактически американские ученые повторили свой эксперимент с несколькими модификациями. Одной из них, судя по всему, была более подробная спектроскопия. Поскольку на этот раз удалось обнаружить не только шарообразные фуллерены, но и углеродные нанотрубки. Они формировались при нагреве карбида кремния (SiC) в вакууме до 1050 градусов. Сначала атомы углерода отделялись от кремния и формировали бакиболлы, но уже через минуту эти структуры начинали сворачиваться в цилиндры.

Умирающие звезды заподозрили в «засеве» космоса углеродными нанотрубками
«Отслаивающиеся» от карбида кремния и сворачивающиеся в фуллерены атомы углерода / ©Jacob Bernal, University of Arizona

Во время эксперимента наблюдались нанотрубки длиной порядка трех-четырех нанометров, часто они были многослойными, а самые объемные состояли из четырех вложенных друг в друга цилиндров. Число атомов углерода в этих молекулах легко превышало тысячу штук.

Причем нередко еще до окончания формирования нанотрубки отрывались от поверхности образца из карбида кремния и улетали в окружающее пространство. По мнению исследователей, это может быть основным механизмом, объясняющим наличие цилиндрических фуллеренов в открытом космосе.

Сам по себе феномен сложных молекул углерода в межзвездном пространстве открыли недавно, порядка пяти лет назад. До этого внеземные фуллерены встречались лишь на метеоритах. Предполагается, что бакиболлы и нанотрубки должны в заметных количествах находиться на кометах и астероидах.

Проверить эту гипотезу у команды Бернала получится в следующем году, когда на Землю прибудет капсула с образцом вещества (101955) Бенну, который собрал аппарат OSIRIS-REx. Аризонский университет в лице Lunar and Planetary Laboratory выступает ключевым партнером миссии, отвечая за научные исследования и обработку полученных данных.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 13:46
ПНИПУ

Согласно планам России по развитию авиастроения, к 2030 году будет произведено свыше тысячи отечественных самолетов. Перед промышленными предприятиями сейчас стоит масштабная задача — ускорить цикл проектирования, производства и сервиса авиационных двигателей. Во время их сборки могут возникать дефекты, которые тормозят процесс и снижают показатели эффективности. Один из наиболее распространенных дефектов — дисбаланс ротора, основной части турбины двигателя. Он приводит к повышению нагрузки, меняет режим работы и ускоряет разрушение двигателя. Ученые ПНИПУ предложили минимизировать начальный дисбаланс ротора с помощью выбранного метода сборки, а остаточный дисбаланс — балансировкой.

11 часов назад
Ольга Иванова

Немецкие ученые изучили Danionella cerebrum — небольшой вид рыб длиной около 12 миллиметров. И выяснили, как эта крошка способна издавать звуки более 140 децибел.

9 часов назад
Андрей

Международная группа геологов выяснила, когда начал отступать антарктический ледник Туэйтса, который называют «ледником Судного дня».

26 февраля
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

26 февраля
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: