Surfreside-3-instrumentet med vilket forskare tillverkade metanis på en yta under förhållanden som gäller för att undersöka kemin i interstellära molekylära moln:minus 263 grader Celsius (10 K) i en miljö med ultrahögt vakuum. Kredit:LfA/Leiden Observatory
Ett internationellt team av astronomer har visat i ett laboratorium vid Leiden University (Nederländerna) att metan kan bildas på isiga dammpartiklar i rymden. Möjligheten hade funnits ganska länge, men eftersom förhållandena i rymden var svåra att simulera, det var inte möjligt att bevisa detta under relevanta utrymmesförhållanden. Forskarna kommer att publicera sina resultat på måndag kväll i tidskriften, Natur astronomi .
Metan på jorden
Metan, känd för oss som huvudförening av naturgas, är ett av de enklaste kolvätena. Den består av en kolatom med fyra väteatomer:CH 4 . På jorden, vi känner främst till metan som en brandfarlig gas som bildas av ruttnande organiskt material.
Metan i rymden
Metan finns även i rymden som gas, flytande, eller is. Till exempel, Neptunus och Uranus innehåller, förutom väte och helium, främst metangas. Saturnus måne, Titan, den enda månen i vårt solsystem med en tät atmosfär, regnar inte vatten utan flytande metan. Utanför vårt solsystem i det interstellära rymden, metanis är en av de tio vanligaste isarna som har upptäckts.
Iskornsdamm som tillhåll
Den rådande uppfattningen om hur metan skapas i rymden är att CH bildas först, sedan CH 2 , CH 3 , och slutligen CH 4 . I gasfasen, denna reaktion är långsam. Men eftersom metan bildas på ett isigt dammkorn, själva kornet hjälper till att påskynda bildningsprocessen. Till exempel, dammkorn ger en "tillhållsplats" för atomer, öka deras sannolikhet att träffa varandra i det stora rymden. De kan också absorbera energin som produceras från kemiska reaktioner som annars skulle bryta isär molekyler, såsom metan.
Skapar metan i "rymdlabbet"
Forskare från Laboratory for Astrophysics vid Leiden Observatory (Leiden University, Nederländerna) har nu för första gången lyckats tillverka metan under relevanta rymdförhållanden. De låter väteatomer kollidera med kolatomer vid minus 263 grader Celsius (-442 °F, 10 K) i en miljö med ultrahögt vakuum på en iskall yta.
Forskarna hade tidigare lyckats göra vatten (H 2 O) och ammoniak (NH 3 ) på ett liknande sätt. Det gjorde de genom att låta syre- och kväveatomer reagera med väteatomer. Dock, reaktioner med kolatomer visade sig vara mer utmanande. Det beror på att kol är väldigt klibbigt, vilket gör det mycket svårt att experimentera med det. Danna Qasim, Ph.D. student vid Leiden Observatory och huvudförfattare till den vetenskapliga publikationen i Natur astronomi , tillägger:"Det är svårt att genomföra ett experiment med kolatomer. Kol gillar att fastna, så det är utmanande att producera en kontrollerad stråle av rena kolatomer. På samma gång, du måste se till att efter ett experiment, hela din installation är inte helt täckt med kol."
Forskarna kunde variera förhållandena i sina experiment. Detta gjorde det möjligt för dem att undersöka exakt hur och hur effektivt metan kan bildas genom reaktionen mellan kol- och väteatomer.
Vatten är viktigt
Man fann att metanis bildas bättre i en vattenrik miljö. Detta överensstämmer med astronomiska observationer, som visar att metanis och vattenis förväntas bildas samtidigt i rymden.
De processer som forskarna i laboratoriet har undersökt, efterlikna de förhållanden som finns i rymden innan nya stjärnor och planeter bildas. Forskningen stöder att metanet vi hittar på planeter, som Uranus och Neptunus, var förmodligen tillgänglig långt innan vårt solsystem bildades.
