Nước rất quan trọng cho cuộc sống, nhưng làm thế nào để có nước?
Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA sẽ nhìn vào các hồ chứa vũ trụ này để có được những hiểu biết mới về nguồn gốc và sự phát triển của nước. Một đám mây phân tử là một đám mây liên sao gồm bụi, khí và một loạt các phân tử khác nhau, từ phân tử hydro (H2) đến các chất hữu cơ chứa cacbon phức tạp. Những đám mây phân tử giữ hầu hết nước trong vũ trụ, và phục vụ như những vườn ươm cho các ngôi sao mới sinh và các hành tinh của chúng.
Trong những đám mây này, trên bề mặt hạt bụi nhỏ xíu, các nguyên tử hydro liên kết với ôxy tạo thành nước. Carbon tham gia với hydro để tạo ra mêtan. Liên kết nitơ với hydro để tạo ra amoniac. Tất cả những phân tử này dính vào bề mặt của bụi, tích tụ lớp băng giá qua hàng triệu năm. Kết quả là một bộ sưu tập lớn các “bông tuyết” được cuốn trôi bởi các hành tinh trẻ sơ sinh, cung cấp vật liệu cần thiết cho cuộc sống như chúng ta biết. “Nếu chúng ta có thể hiểu được sự phức tạp hóa học của các loại đá này trong đám mây phân tử, và chúng phát triển như thế nào trong sự hình thành của một ngôi sao và các hành tinh của nó, chúng ta có thể đánh giá liệu các khối xây dựng của cuộc sống có tồn tại trong mọi hệ sao hay không”. McClure của Universiteit van Amsterdam, điều tra viên chính về một dự án nghiên cứu để điều tra các lực lượng vũ trụ.
Để hiểu được các quy trình này, một trong những dự án khoa học tự do phát triển sớm của giám đốc Webb sẽ kiểm tra một vùng hình thành sao gần đó để xác định nguồn gốc nào xuất hiện ở đâu. Klaus Pontoppidan thuộc Viện khoa học quản lý kính viễn vọng không gian (STScI), cho biết: “Chúng tôi dự định sử dụng nhiều phương thức và khả năng cụ của Webb, không chỉ để điều tra khu vực này, mà còn tìm hiểu cách tốt nhất để nghiên cứu lực lượng vũ trụ với Webb”. điều tra viên về dự án của McClure. Dự án này sẽ tận dụng các máy quang phổ có độ phân giải cao của Webb để có được những quan sát nhạy cảm và chính xác nhất ở bước sóng đo cụ thể các lực lượng. Các quang phổ của Webb, NIRSpec và MIRI, sẽ cung cấp độ chính xác cao hơn tới 5 lần so với bất kỳ kính viễn vọng không gian nào trước đây ở các bước sóng gần và hồng ngoại trung.
Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi McClure và các nhà điều tra chính Adwin Boogert (Đại học Hawaii) và Harold Linnartz (Universiteit Leiden), có kế hoạch nhắm mục tiêu Chamaeleon Complex, một vùng hình thành sao có thể nhìn thấy trên bầu trời phía nam. Nó có vị trí cách Trái đất khoảng 500 năm ánh sáng và chứa vài trăm tiền sao, lâu đời nhất trong số đó khoảng 1 triệu năm tuổi. “Khu vực này có một chút tất cả mọi thứ chúng tôi đang tìm kiếm”, Pontoppidan nói.
Nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng máy dò hồng ngoại nhạy cảm của Webb để quan sát các ngôi sao phía sau đám mây phân tử. Khi ánh sáng từ những ngôi sao nền mờ mờ đi, đám mây trong đám mây sẽ hấp thụ một số ánh sáng. Bằng cách quan sát nhiều ngôi sao nền trải rộng trên bầu trời, các nhà thiên văn học có thể lập bản đồ các ices trong toàn bộ đám mây và xác định vị trí các hình dạng khác nhau của ices. Họ cũng sẽ nhắm mục tiêu các cá thể chính trong chính đám mây để tìm hiểu cách ánh sáng cực tím từ những ngôi sao mới sinh này thúc đẩy việc tạo ra các phân tử phức tạp hơn.
Các nhà thiên văn học cũng sẽ kiểm tra sự ra đời của các hành tinh, xoay các đĩa khí và bụi được biết đến như các đĩa hành tinh bao quanh các ngôi sao mới hình thành. Họ sẽ có thể để đo các số liệu và phong phú tương đối của ICES càng gần càng 5 tỷ dặm từ ngôi sao trẻ sơ sinh, mà là về khoảng cách quỹ đạo của sao Diêm Vương trong hệ mặt trời của chúng ta.
“Sao chổi đã được mô tả như những quả cầu tuyết bụi. Ít nhất một số nước trong đại dương của Trái đất có thể được phân phối bởi tác động của sao chổi sớm trong lịch sử hệ mặt trời của chúng ta. Chúng ta sẽ nhìn vào những nơi sao chổi hình thành xung quanh các ngôi sao khác” Pontoppidan.
Để hiểu được quan sát của Webb, các nhà khoa học sẽ cần tiến hành các thí nghiệm trên Trái đất. Quang phổ của Webb sẽ lan truyền ánh sáng hồng ngoại vào một phổ cầu vồng. Các phân tử khác nhau hấp thụ ánh sáng ở các bước sóng nhất định hoặc màu sắc, dẫn đến các đường quang phổ tối. Các phòng thí nghiệm có thể đo lường nhiều chất khác nhau để tạo ra một cơ sở dữ liệu về “dấu vân tay” phân tử. Khi các nhà thiên văn nhìn thấy những dấu vân tay đó trong một quang phổ từ Webb, họ có thể xác định phân tử hoặc họ của các phân tử tạo ra các đường hấp thụ.
“Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm sẽ giúp giải quyết hai vấn đề chính. Đầu tiên là những phân tử hiện diện. Nhưng cũng quan trọng, chúng ta sẽ xem xét cách mà các tinh thể đá có được ở đó. Chúng ta tìm thấy gì với Webb? cho phép chúng tôi hiểu các cơ chế hình thành băng ở nhiệt độ rất thấp ”, Karin Öberg thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian giải thích, một nhà nghiên cứu về dự án.
“Nó sẽ mất nhiều năm để hoàn toàn khai thác dữ liệu xuất phát từ Webb,” Öberg bổ sung.
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180309125213.htm
