Misteriosul trihidrogen – molecula ce nu se găseşte (aproape deloc) pe Terra, dar des întâlnită în spaţiul cosmic

15 vizualizari

La 400 de ani-lumină de Pământ, în constelația Ofiucus, cunoscută ca şi „Omul cu şarpele”, se află un nor de praf interstelar. Compus în cea mai mare parte din hidrogen gazos, norul conține heliu și granule îngheţate de praf de carbon și siliciu. Lista ingredientelor care alcătuiesc norul interstelar este una interesantă, pentru că în ea găsim şi trihidrogenul sau H3+. Această moleculă nepământeană este formată din trei protoni aranjați într-un triunghi echilateral, care împart doi electroni între ei.

Temperatura norului cosmic este cu câteva zeci de grade peste zero absolut. În acest mediu, atomii și moleculele se ciocnesc ocazional și apoi se despart neschimbaţi, deoarece nu au suficientă energie pentru a reacționa. Cu toate acestea, H3+ fiind puternic reactiv, este pregătit să doneze un proton, astfel încât această moleculă îmbogăţeşte structura chimică a norului cosmic, prin lansarea de reacţii în lanţ care fac moleculele să devină mai mari şi mai diverse – carbon, hidrogen şi oxigen. Această reactivitate extremă, o binefacere pentru chimia interstelară, înseamnă, de asemenea, că într-un mediu molecular dens, cum ar fi cel de pe Pământ, existența lui H3+ este scurtă, fiind rareori observată. Aşadar, este o necunoscută printre chimişti.

James O’Donoghue, om de știință la Agenția Japoneză de Explorare Aerospațială, a declarat că „de fiecare dată când ne uităm la H3+, acest lucru ne ajută să descoperim o fizică absolut nebună”, şi asta pentru că H3+ este ca un „ceas cosmologic”, fiind folosit ca şi instrument pentru a înțelege condițiile din jurul planetelor din sistemul nostru solar și dincolo de el.

Fizicianul britanic J. J. Thomson a descoperit pentru prima dată H3+ în 1911, într-un tub cu plasmă din laboratorul său, folosind o spectrometrie timpurie. Până în anii 1960, oamenii de ştiinţă au speculat ca H3+ ar putea fi găsit în spaţiul cosmic, dar în 1989 cercetătorii au detectat un semnal caracteristic H3+ pe planeta Jupiter.

Descoperirea H3+ în spațiul cosmic se bazează pe o descriere a spectrului de molecule, definită în 1980 de către Takeshi Oka din Chicago. Molecula emite lumină infraroșie pe o anumită lungime de undă care poate străbate marile distanțe ale spațiului cosmic, ajungând fără obstacole la detectoarele de aici de pe Pământ. H3+ îşi eliberează cele mai puternice emisii într-un interval de lungime de undă rar atribuită unei alte molecule, făcând să fie o moleculă relativ uşoară de a fi detectată, chiar şi la distanţă de ani-lumină.

Cercetătorii sunt interesaţi în găsirea lui H3+ în atmosfera unei exoplanete, dincolo de sistemul nostru solar. Emisiile caracteristice ale lui H3+ în jurul unei exoplanete ar indica prezența unei ionosfere, un strat de particule încărcate în atmosfera superioară. Prin explorarea ionosferei, oamenii de ştiinţă ar putea afla despre condiţiile de pe planetă, inclusiv dacă s-ar putea găsi viaţă.