Zimne piwo w upalny dzień lub whisky przy kominku. Dobrze zasłużony kieliszek może rozluźnić twoje myślenie, dopóki nie poczujesz się w stanie przebić tajemnice życia, śmierci, miłości i tożsamości. W takich chwilach alkohol i kosmos mogą wydawać się ściśle powiązane.
powiązana zawartość
- Nauka za twoim tanim winem
Być może więc nie powinno dziwić, że wszechświat jest zalany alkoholem. W gazie, który zajmuje przestrzeń między gwiazdami, twarde rzeczy są niemal wszechobecne. Co on tam robi? Czy nadszedł czas, aby wysłać duże rakiety, aby zacząć je zbierać?
Pierwiastki chemiczne wokół nas odzwierciedlają historię wszechświata i znajdujących się w nim gwiazd. Krótko po Wielkim Wybuchu protony powstały w rozszerzającym się, chłodzącym wszechświecie. Protony to jądra atomów wodoru i bloki budulcowe jąder wszystkich pozostałych pierwiastków.
Zostały one głównie wyprodukowane od Wielkiego Wybuchu poprzez reakcje jądrowe w gorących gęstych rdzeniach gwiazd. Cięższe pierwiastki, takie jak ołów lub złoto, są wytwarzane tylko w rzadkich masywnych gwiazdach lub w niewiarygodnie wybuchowych zdarzeniach.
Cząsteczka etanolu (Wikimedia Commons) Lżejsze, takie jak węgiel i tlen, są syntetyzowane w cyklach życia bardzo wielu zwykłych gwiazd - w tym ostatecznie własnego Słońca. Podobnie jak wodór, należą do najczęstszych we wszechświecie. W rozległych przestrzeniach między gwiazdami zazwyczaj 88% atomów to wodór, 10% to hel, a pozostałe 2% to głównie węgiel i tlen.
To świetna wiadomość dla entuzjastów alkoholu. Każda cząsteczka etanolu, alkoholu, który daje nam tyle przyjemności, zawiera dziewięć atomów: dwa węgle, jeden tlen i sześć wodoru. Stąd symbol chemiczny C₂H₆O. To tak, jakby wszechświat celowo zamienił się w monumentalną destylarnię.
**********
Przestrzenie między gwiazdami znane są jako ośrodek międzygwiezdny. Słynna Mgławica Oriona jest prawdopodobnie najbardziej znanym przykładem. Jest to najbliższy obszar formowania się gwiazd na Ziemi i widoczny gołym okiem - choć wciąż w odległości ponad 1300 lat świetlnych.
Jednak podczas gdy skupiamy się na kolorowych częściach mgławic, takich jak Orion, w których pojawiają się gwiazdy, to nie z tego pochodzi alkohol. Wschodzące gwiazdy wytwarzają intensywne promieniowanie ultrafioletowe, które niszczy pobliskie molekuły i utrudnia tworzenie nowych substancji.
Mgławica Oriona (Wikimedia Commons) Zamiast tego musisz spojrzeć na części ośrodka międzygwiezdnego, które wydają się astronomom ciemne i zachmurzone, a jedynie słabo oświetlone przez odległe gwiazdy. Gaz w tych przestrzeniach jest bardzo zimny, nieco mniejszy niż -260 ℃, czyli około 10 ℃ powyżej absolutnego zera. To sprawia, że jest bardzo powolny.
Jest również fantastycznie szeroko rozproszony. Według moich obliczeń na poziomie morza na Ziemi jest około 3x10 25 cząsteczek na metr sześcienny powietrza - to trzy, po których następuje 25 zer, czyli ogromna liczba. Na wysokości odrzutowca pasażerskiego, około 36 000 stóp, gęstość cząsteczek wynosi około jednej trzeciej tej wartości - powiedzmy 1x10 25 . Z trudem oddychalibyśmy poza samolotem, ale to wciąż całkiem sporo gazu w wartościach bezwzględnych.
Porównajmy to teraz z ciemnymi częściami ośrodka międzygwiezdnego, w których na metr sześcienny przypada zwykle 100 000 000 000 cząstek, czyli 1 x 10 11, a często nawet znacznie mniej. Te atomy rzadko zbliżają się wystarczająco blisko, by oddziaływać. Ale kiedy to robią, mogą tworzyć cząsteczki mniej podatne na rozpadnięcie się na skutek dalszych szybkich zderzeń niż wtedy, gdy to samo dzieje się na Ziemi.
Dowód jest tam. (Tragoolchitr Jittasaiyapan) Na przykład, jeśli atom węgla styka się z atomem wodoru, mogą się skleić jako cząsteczka zwana metylidyną (symbol chemiczny CH). Metyloidyna jest bardzo reaktywna i dlatego szybko ulega zniszczeniu na Ziemi, ale jest powszechna w ośrodku międzygwiezdnym.
Proste cząsteczki takie jak te mają większą swobodę w poznawaniu innych cząsteczek i atomów i powolnym tworzeniu bardziej złożonych substancji. Czasem cząsteczki zostaną zniszczone przez światło ultrafioletowe z odległych gwiazd, ale światło to może również przekształcić cząstki w nieco inne wersje siebie zwane jonami, tym samym powoli rozszerzając zakres cząsteczek, które mogą się tworzyć.
**********
Wytworzenie cząsteczki składającej się z dziewięciu atomów, takiej jak etanol, w tych chłodnych i trudnych warunkach może wciąż trwać bardzo długo - z pewnością znacznie dłużej niż siedem dni, w których można fermentować domowy napój na poddaszu, nie mówiąc już o czasie, jaki zajmuje przejście do sklep alkoholowy.
Istnieje jednak pomoc od innych prostych cząsteczek organicznych, które zaczynają się sklejać, tworząc ziarna pyłu, coś w rodzaju sadzy. Na powierzchniach tych ziaren reakcje chemiczne zachodzą znacznie szybciej, ponieważ cząsteczki utrzymują się w ich pobliżu.
Dlatego też fajne regiony sadzy, potencjalne gwiezdne miejsca narodzin w przyszłości, zachęcają złożone cząsteczki do szybszego pojawiania się. Z charakterystycznych linii widma różnych cząstek w tych regionach możemy stwierdzić, że jest tam woda, dwutlenek węgla, metan i amoniak - ale także dużo etanolu.
Miejsce na więcej! (Africa Studio) Teraz, kiedy mówię dużo, musicie pamiętać o ogromie wszechświata. I wciąż mówimy tylko o mniej więcej jednym na 10 m atomów i cząsteczek. Załóżmy, że możesz podróżować przez przestrzeń międzygwiezdną, trzymając szklankę kufla i zbierając tylko alkohol podczas ruchu. Aby zebrać wystarczająco dużo piwa, musielibyście podróżować około pół miliona lat świetlnych - znacznie dalej niż nasza Droga Mleczna.
Krótko mówiąc, w kosmosie są zadziwiająco duże ilości alkoholu. Ale ponieważ są rozproszone na naprawdę ogromnych odległościach, firmy produkujące napoje mogą odpocząć. Przykro mi to mówić, że będzie słoneczny dzień na słońcu, zanim wymyślimy, jak je zbierać.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation.
Alexander MacKinnon, starszy wykładowca, astrofizyka, uniwersytet w Glasgow
