毎分呼吸していますが、O2 として知られる酸素分子はほとんどありません。 -宇宙で。 1998 年、NASA は酸素分子を大量に発見するはずだった人工衛星を打ち上げましたが、科学者が機器の故障を心配して地球に向けたときを除いて、発見することはありませんでした。現在、地上での実験により、この生命を与える分子が宇宙で非常にまれである理由が明らかになりました。それは、酸素原子が星屑にしっかりとくっつき、それらが結合して酸素分子を形成するのを妨げているためです。この発見により、星や惑星が発生する際の化学的条件についての洞察が得られるはずです。
酸素は、宇宙で水素とヘリウムに次いで 3 番目に多い元素であり、1970 年代の天文学者は、酸素分子が水素分子 (H2) に次いで 3 番目に多い星間分子になると予測しました。 ) と一酸化炭素 (CO)。明らかにそうではありません。実際、天文学者が星間分子酸素を検出したのは、オリオン星雲とへびつかい座ローの雲の 2 つの場所だけです。しかし、そこでさえ分子は理論が予測するよりもはるかにまれです.たとえば、オリオン大星雲の水素分子は酸素分子の 100 万分の 1 を上回っています。
この希少性を説明するために、天文学者は最近、酸素原子が宇宙雲を構成する塵の粒子にしっかりと結合していることを提案しました。 「原子状酸素の結合エネルギーが非常に重要であることは誰もが知っています」と、ニューヨークのシラキュース大学の実験天体物理学者である Jiao He は言います。 「しかし、このパラメータの実験的測定はありませんでした。」
今、彼と彼の同僚はこの数を測定しました。科学者たちは、星間塵の粒子を構成する 2 種類の固体 (水の氷とケイ酸塩) を加熱して、酸素原子がいかに容易に逃げるかを調べました。彼らが最近 The Astrophysical Journal で報告したように 、酸素の結合エネルギーは、科学者が数十年前に計算したものの2倍以上です。水の氷では0.14電子ボルト、ケイ酸塩では0.16電子ボルトです。これは、冷たい星間雲の最小限の熱で酸素原子が剥がれることなく、酸素原子を星屑にくっつけておくのに十分な高さです。オリオン大星雲は、ダスト粒子から原子を引き裂いた衝撃波のおかげで少量の酸素分子を持っている可能性があります。地球の空気は、木や他の植物が酸素をそこに置いているので、酸素が豊富です。
マサチューセッツ州ケンブリッジにあるハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天体物理学者であるゲイリー・メルニックは、「これは非常に貴重な測定値です」と言う。 "それは多くを説明します。"
星間塵の粒子から離れて浮遊する酸素原子は結合して分子酸素を作ることができます。しかし、それらが粒子に付着したままになると、水素原子が酸素と結合して水の氷 (H2 O）代わりに。その後、水は小惑星、彗星、惑星の一部となり、生命の創造の舞台となります。
カリフォルニア州パサデナにあるジェット推進研究所の天文学者であるポール・ゴールドスミスは、ヨーロッパのハーシェル宇宙天文台が 2010 年にオリオン星雲を調査し、とらえどころのない分子を検出したとき、最終的に成功する前に、四半世紀以上を費やして星間分子酸素を探しました。 「何年もかけてそれを探したのは見当違いだったかもしれませんが、ある意味では、この実験室のデータとすべてのハーシェルのデータから、私たちは今それを理解していると本当によく言えます.」
