
Siarka we Wszechświecie – gdzie się podziała?
Astronomowie od lat zastanawiali się, czemu siarka jest rozmieszcza we Wszechświecie w sposób inny niż pozostałe pierwiastki. Nowe badanie, wskazuje, że może łączyć się z amonem tworząc sól i przylegać do kosmicznego pyłu.
Astronomowie z Leiden University wykazali w eksperymentach laboratoryjnych, że siarka może wiązać się z amonem w zimnych warunkach kosmicznych i tworzyć sól, która przykleja się do pyłu i kawałków gruzu. Powstała w ten sposób sól siarki nie tylko pomaga wyjaśnić tajemnicę brakującego gazu siarkowego, ale także zagadkowy jego szczyt w danych z instrumentu MIRI Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i innych teleskopów. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Przez ostatnie dwie dekady astrochemików zastanawiały dwie pozornie niewytłumaczalne tajemnice. Pierwszą z nich było to, że ilość lotnej siarki w gęstych chmurach i regionach gwiazdotwórczych jest znacznie niższa niż w bardziej rozrzedzonych regionach między gwiazdami – siarka zdawała się znikać. Drugą było to, że widmo światła podczerwonego z obszarów gwiazdotwórczych zawiera uderzający, ale niewyjaśniony jej pik.
Naukowcy zaproponowali rozwiązanie obu tajemnic jednocześnie – sól wodorosiarczku amonu. Astrochemicy poparli swoją propozycję eksperymentami laboratoryjnymi, które symulowały warunki kosmiczne. Obejmowały one ekstremalnie zimną temperaturę, w której został umieszczony pył, lód i gruz, a stosunkowo niewiele cząsteczek mogło reagować.
Eksperymenty wykazały, że lotny NH3 (amoniak) i lotny H2S (siarkowodór) szybko reagowały, tworząc NH4SH (sól wodorosiarczku amonu), gdy łączyły się w lodzie wokół cząstek pyłu. Wskazuje to, że w gęstych regionach gwiazdotwórczych część lotnej siarki jest uwięziona w pyle i kamykach. W rezultacie wydaje się, że siarka zniknęła.
Eksperymenty wykazały również, że sól wodorosiarczku amonu ma swój szczyt dokładnie w miejscu wcześniej niewyjaśnionego piku w danych z instrumentu MIRI na Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba. Wykryty szczyt pozwolił astronomom obliczyć, że do około 20 proc. brakującej siarki może być obecne w postaci soli siarki w pyle i kamykach.
Badania zostały zainicjowane wynikami misji ESA Rosetta. Podczas niej sonda kosmiczna krążyła wokół komety 67P w latach 2014-2016. Analizy opublikowane pod koniec 2022 roku wykazały, że cząsteczki pyłu komety zawierały nieoczekiwanie wysoki poziom wodorosiarczku amonu.
Emil Gołoś