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Misterio de oxígeno en cometas explicado

Ingenieros químicos explican misterio de oxígeno en cometas

8 de mayo de 2017


Ingeniero químico de Caltech explica misterio de oxígeno en cometas

Konte- tants Giapis de Caltech ha demostrado cómo el oxígeno molecular puede ser producido en la superficie de cometas usando experimentos de laboratorio. Él y su erudito postdoctoral Yunxi Yao dispararon moléculas de agua de alta velocidad en silicio oxidado y superficies de ... más

Un ingeniero químico de Caltech que normalmente desarrolla nuevas maneras de fabricar microprocesadores en computadoras ha descubierto cómo explicar un misterio persistente en el espacio, por qué los cometas expulsan el gas oxígeno, el mismo gas que los humanos respiran.

El descubrimiento de que los cometas producen oxígeno, también conocido como oxígeno molecular o O2, fue anunciado en 2015 por investigadores que estudiaron el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko con la nave espacial Rosetta de la Agencia Espacial Europea. 


La misión encontró inesperadamente abundantes niveles de oxígeno molecular en la atmósfera del cometa. El oxígeno molecular en el espacio es altamente inestable, ya que el oxígeno prefiere emparejarse con hidrógeno para producir agua o carbono para producir dióxido de carbono. De hecho, el O2 sólo se ha detectado dos veces antes en el espacio en nebulosas formadoras de estrellas.

Los científicos han propuesto que el oxígeno molecular en el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko podría haber descongelado de su superficie después de haber sido congelado dentro del cometa desde los albores del sistema solar hace 4.600 millones de años. Pero las preguntas persisten porque algunos científicos dicen que el oxígeno debe haber reaccionado con otros productos químicos durante todo ese tiempo.

Un profesor de ingeniería química en Caltech, Konstantinos P. Giapis, comenzó a mirar los datos de Rosetta porque las reacciones químicas que ocurren en la superficie del cometa eran similares a las que él ha estado realizando en el laboratorio por los últimos 20 años. Giapis estudia reacciones químicas que involucran átomos cargados a alta velocidad, o iones, colisionando con superficies de semiconductores como un medio para crear chips de computadora más rápidos y memorias digitales más grandes para computadoras y teléfonos.

"Comencé a interesarme por el espacio y buscaba lugares donde los iones se aceleraran contra las superficies", dice Giapis. "Después de mirar las mediciones realizadas en el cometa de Rosetta, en particular con respecto a las energías de las moléculas de agua que golpean el cometa, todo se hizo clic, lo que he estado estudiando durante años está sucediendo justo aquí en este cometa".

En un nuevo estudio de Nature Communications, Giapis y su co-autor, el estudioso postdoctoral Yunxi Yao, demuestran en el laboratorio cómo el cometa podría estar produciendo oxígeno. Básicamente, las moléculas de vapor de agua salen del cometa mientras el cuerpo cósmico es calentado por el sol. Las moléculas de agua se ionizan, o se cargan, por la luz ultravioleta del sol, y luego el viento del sol sopla las moléculas de agua ionizada hacia el cometa. Cuando las moléculas de agua golpean la superficie del cometa, que contiene oxígeno unido a materiales como el óxido y la arena, las moléculas recogen otro átomo de oxígeno de estas superficies y se forma O2.

En otras palabras, la nueva investigación implica que el oxígeno molecular encontrado por Rosetta no necesita ser primordial después de todo pero puede ser producido en tiempo real en el cometa.

"Hemos demostrado experimentalmente que es posible formar oxígeno molecular dinámicamente en la superficie de materiales similares a los encontrados en el cometa", dice Yao.

"No teníamos ni idea de cuándo construimos nuestras instalaciones de laboratorio que acabarían aplicando a la astrofísica de los cometas", dice Giapis. "Este original mecanismo químico se basa en la rara vez considerada clase de Eley-Rideal reacciones, que se producen cuando las moléculas de movimiento rápido, el agua en este caso, chocan con las superficies y extraer los átomos que residen allí, la formación de nuevas moléculas. Existen reacciones en el cometa 67P ".

Otros cuerpos astrofísicos, como planetas más allá de nuestro sistema solar, o exoplanetas, también podrían producir oxígeno molecular con un mecanismo "abiótico" similar, sin necesidad de vida. Esto puede influir en cómo los investigadores buscan signos de vida en los exoplanetas en el futuro.

"El oxígeno es una molécula importante, que es muy difícil de alcanzar en el espacio interestelar", dice el astrónomo Paul Goldsmith de JPL, que es administrado por Caltech para la NASA. Goldsmith es científico de la NASA para la misión Herschel de la Agencia Espacial Europea, que realizó la primera detección confirmada de oxígeno molecular en el espacio en 2011. "Este mecanismo de producción estudiado en el laboratorio del profesor Giapis podría operar en una variedad de entornos y muestra la importante conexión Entre los estudios de laboratorio y la astroquímica ".

Lea más en:
https://phys.org/news/2017-05-chemical-oxygen-mystery-comets.html#jCp

1 comentario:

  1. I never thought of such a process. It makes sense to me.

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