• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22 июня
Василий Парфенов
488

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, 11:40
Александр Березин

Открытие может иметь значение как для изучения истории Красной планеты, так и для ее будущего освоения.

Позавчера, 13:42
Василий Парфенов

Сложившаяся нынче в космонавтике ситуация интересным образом резонирует с происходившим полвека назад, когда человечество достигло невероятного — шагнуло на Луну. Участники новой космической гонки не так сильно мотивированы, да и ставки ниже, но за этим почти дружеским соревнованием наблюдать все равно интересно. Освоение космоса за пределами низкой околоземной орбиты снова стало престижной целью. Naked Science разбирается, какие шансы на ее достижение есть у российской космонавтики и почему так важно стремиться к Луне.

30 июня
Михаил Орлов

Собака остается другом человека более 15 тысяч лет, однако где и как началась эта дружба — пока не очень понятно. Новое исследование показало, что одомашнивание волка и его превращение в собаку могли произойти дважды и независимо в разных частях Евразии.

28 июня
Мария Азарова

Также «на всякий случай» госкорпорация по космической деятельности опубликовала координаты этих «центров» в разных странах.

Позавчера, 11:40
Александр Березин

Открытие может иметь значение как для изучения истории Красной планеты, так и для ее будущего освоения.

27 июня
Иван Лавренов

Пермское вымирание сопровождалось рекордно сильным и долгим потеплением климата. Моделирование показало, какие именно цепочки обратной связи, восстанавливающие климат после катастрофических событий, были нарушены вымиранием.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

28 июня
Мария Азарова

Также «на всякий случай» госкорпорация по космической деятельности опубликовала координаты этих «центров» в разных странах.

7 июня
Мария Азарова

Ранее научный руководитель Института космических исследований РАН Лев Зеленый высказал опасение, что одностороннее решение включить телескоп eROSITA на обсерватории «Спектр-РГ» не самым лучшим образом повлияет на имидж России и ее ученых за рубежом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: