Международная группа под руководством астрономов из Лейденского университета продемонстрировала в лабораторных экспериментах, что сера может связываться с аммонием в ледяных космических условиях и образовывать соль, которая прилипает к пыли и гальке. Полученная соль серы не только помогает объяснить тайну пропавшего серного газа, но и загадочный пик в данных с инструмента MIRI космического телескопа Джеймса Уэбба и других телескопов. Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics .
В течение последних двух десятилетий астрохимики и астрономы были озадачены двумя, казалось бы, необъяснимыми загадками. Первая заключалась в том, что количество летучей серы в плотных облаках и областях звездообразования намного ниже, чем в более разреженных областях между звездами. Сера, казалось, исчезала. Вторая заключалась в том, что спектр инфракрасного света из областей звездообразования содержит поразительный, но необъяснимый пик.
Команда под руководством исследователей из Лейденского университета в Нидерландах предлагает решение обеих загадок сразу: соль гидросульфида аммония. Исследователи подкрепляют свое решение лабораторными экспериментами, имитирующими космические условия. Они включают чрезвычайно холодные условия, в которых присутствуют пыль, лед и галька, и относительно небольшое количество молекул могут реагировать.
Эксперименты показали, что летучий NH 3 (аммиак, хорошо известный из моющих средств) и летучий H 2 S (сероводород , запах тухлых яиц) быстро реагируют, образуя NH 4 SH (соль гидросульфида аммония), когда они соединяются во льдах вокруг частиц пыли. Это говорит о том, что в плотных областях звездообразования часть летучей серы удерживается в пыли и гальке. В результате сера, по-видимому, исчезает.
Кроме того, эксперименты показали, что соль гидросульфида аммония дает пик в точном месте ранее необъясненного пика в данных, полученных, среди прочего, с прибора MIRI на космическом телескопе Джеймса Уэбба. Этот пик позволил астрономам подсчитать, что до 20% недостающей серы может находиться в форме этой соли серы в пыли и гальке.
«Я думаю, это здорово, что мы наконец-то разгадываем обе тайны», — говорит соавтор исследования Кэти Славичинска из Лейденского университета. «С помощью наших исследований мы убиваем двух зайцев одним выстрелом».
Исследование было инициировано результатами миссии Rosetta ЕКА. Во время этой миссии космический аппарат вращался вокруг кометы 67P в период с 2014 по 2016 год. Анализы, опубликованные в конце 2022 года, показали, что частицы пыли кометы содержали неожиданно высокие уровни гидросульфида аммония.
«И поскольку мы подозреваем, что кометы содержат много первозданного ледяного материала с ранних дней существования нашей Солнечной системы, поиск гидросульфида аммония во льду регионов звездообразования был логичным следующим шагом», - объясняет Славичинска.
«Удивительно видеть, как мы все чаще можем отслеживать химические следы от нашей нынешней Солнечной системы до происхождения новых солнечных систем», - говорит соавтор исследования Эдвин Бугерт из Гавайского университета в Маноа.
В будущем исследователи планируют провести больше наблюдений с помощью инструмента MIRI на космическом телескопе Джеймса Уэбба, чтобы подтвердить теорию инфракрасного пика. Они также надеются найти оставшиеся восемьдесят процентов недостающей серы. Предыдущие исследования показывают, что металлические сульфиды и аллотропы серы могут играть свою роль.
