Κάθε ζωντανός οργανισμός στη Γη χρειάζεται νερό για να επιβιώσει, γι’ αυτό οι ερευνητές που αναζητούν ζωή εκτός του Ηλιακού μας Συστήματος, καθοδηγούνται συχνά από τη φράση «ακολούθησε το νερό». Η αποστολή SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) της NASA, η οποία έχει προγραμματιστεί να εκτοξευθεί το νωρίτερο την Πέμπτη 27 Φεβρουαρίου, θα βοηθήσει σε αυτή την αναζήτηση.
Μετά την εκτόξευση του με έναν πύραυλο Falcon 9 της SpaceX από τη βάση Vandenberg Space Force στην Καλιφόρνια, το παρατηρητήριο θα αναζητήσει νερό, διοξείδιο του άνθρακα, μονοξείδιο του άνθρακα και άλλα βασικά συστατικά για τη ζωή που έχουν παγώσει στην επιφάνεια κόκκων διαστρικής σκόνης στα νέφη αερίου και σκόνης όπου τελικά σχηματίζονται πλανήτες και αστέρια.
Αν και δεν υπάρχουν ωκεανοί ή λίμνες που να επιπλέουν ελεύθερα στο Διάστημα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι σε αυτές τις δεξαμενές πάγου, που είναι συνδεδεμένες με μικρούς κόκκους σκόνης, σχηματίζεται και βρίσκεται το μεγαλύτερο μέρος του νερού στο Σύμπαν μας. Επιπλέον, το νερό στους ωκεανούς της Γης καθώς και σε άλλους πλανήτες και φεγγάρια του γαλαξία μας πιθανότατα προέρχεται από τέτοιες τοποθεσίες.
Η αποστολή θα επικεντρωθεί σε ογκώδεις περιοχές αερίου και σκόνης που ονομάζονται μοριακά νέφη. Μέσα σε αυτά, το SPHEREx θα εξετάσει επίσης κάποια νεοσύστατα αστέρια και τους δίσκους υλικού γύρω από αυτά από τους οποίους γεννιούνται νέοι πλανήτες.
Αν και διαστημικά τηλεσκόπια όπως το James Webb της NASA και το συνταξιοδοτημένο Spitzer έχουν ανιχνεύσει νερό, διοξείδιο του άνθρακα, μονοξείδιο του άνθρακα και άλλες ενώσεις σε εκατοντάδες στόχους, το παρατηρητήριο SPHEREx είναι το πρώτο που είναι μοναδικά εξοπλισμένο για να διεξάγει μια μεγάλης κλίμακας έρευνα στον γαλαξία σε αναζήτηση νερού σε μορφή πάγου και άλλων παγωμένων ενώσεων.
Αντί να λαμβάνει εικόνες 2D ενός στόχου όπως ένα αστέρι, το SPHEREx θα συλλέγει τρισδιάστατα δεδομένα κατά μήκος της οπτικής του γραμμής. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να δουν την ποσότητα του πάγου που υπάρχει σε ένα μοριακό νέφος και να παρατηρήσουν πώς αλλάζει η σύνθεση των πάγων σε όλο το νέφος σε διαφορετικά περιβάλλοντα.
Πραγματοποιώντας περισσότερες από 9 εκατομμύρια από αυτές τις παρατηρήσεις στη γραμμή ορατότητας και δημιουργώντας τη μεγαλύτερη έρευνα που έχει γίνει ποτέ για αυτά τα υλικά, η αποστολή θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς σχηματίζονται αυτές οι ενώσεις στους κόκκους σκόνης και πώς τα διαφορετικά περιβάλλοντα μπορούν να επηρεάσουν την αφθονία τους.
Είναι λογικό η σύνθεση των πλανητών και των άστρων να αντανακλά τα μοριακά νέφη στα οποία σχηματίστηκαν. Ωστόσο, οι ερευνητές εξακολουθούν να εργάζονται για να επιβεβαιώσουν τις ιδιαιτερότητες της διαδικασίας σχηματισμού των πλανητών και το Σύμπαν δεν ανταποκρίνεται πάντα στις προσδοκίες τους.
Για παράδειγμα, μια αποστολή της NASA που εκτοξεύτηκε το 1998, ο δορυφόρος Submillimeter Wave Astronomy Satellite (SWAS), εξέτασε τον γαλαξία για νερό σε μορφή αερίου – μεταξύ άλλων και σε μοριακά νέφη – αλλά βρήκε πολύ λιγότερα από τα αναμενόμενα.
«Αυτό μας προβλημάτισε για λίγο», δήλωσε ο Gary Melnick, ανώτερος αστρονόμος στο Κέντρο Αστροφυσικής | Harvard & Smithsonian και μέλος της επιστημονικής ομάδας SPHEREx. «Τελικά συνειδητοποιήσαμε ότι το SWAS είχε ανιχνεύσει αέριο νερό σε λεπτά στρώματα κοντά στην επιφάνεια των μοριακών νεφών, γεγονός που υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχει πολύ περισσότερο νερό μέσα στα νέφη, κλειδωμένο ως πάγος».
Η υπόθεση της ομάδας της αποστολής είχε επίσης νόημα επειδή το SWAS εντόπισε λιγότερο αέριο οξυγόνο (δύο άτομα οξυγόνου συνδεδεμένα μεταξύ τους) από ό,τι αναμενόταν. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα άτομα οξυγόνου προσκολλώνται σε κόκκους διαστρικής σκόνης και στη συνέχεια ενώνονται με άτομα υδρογόνου, σχηματίζοντας νερό. Μεταγενέστερη έρευνα το επιβεβαίωσε αυτό. Επιπλέον, τα νέφη προστατεύουν τα μόρια από την κοσμική ακτινοβολία που διαφορετικά θα διέλυε αυτές τις ενώσεις. Ως αποτέλεσμα, το νερό σε μορφή πάγου και άλλα υλικά που είναι αποθηκευμένα βαθιά στο εσωτερικό ενός νέφους προστατεύονται.
Καθώς το αστρικό φως περνά μέσα από ένα μοριακό νέφος, μόρια όπως το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα μπλοκάρουν ορισμένα μήκη κύματος του φωτός, δημιουργώντας μια ξεχωριστή υπογραφή που το SPHEREx και άλλες αποστολές όπως το James Webb μπορούν να εντοπίσουν χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία απορρόφησης.
Εκτός από την παροχή μιας λεπτομερέστερης καταγραφής της αφθονίας αυτών των παγωμένων ενώσεων, το SPHEREx θα βοηθήσει τους ερευνητές να απαντήσουν σε ερωτήματα όπως το πόσο βαθιά μέσα στα μοριακά νέφη αρχίζει να σχηματίζεται πάγος, πώς η αφθονία του νερού και άλλων πάγων αλλάζει με την πυκνότητα ενός μοριακού νέφους και πώς αυτή η αφθονία αλλάζει όταν σχηματίζεται ένα αστέρι.
Ως ερευνητικό τηλεσκόπιο, το SPHEREx έχει σχεδιαστεί για να μελετά μεγάλα τμήματα του ουρανού σχετικά γρήγορα και τα αποτελέσματά του μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με δεδομένα από στοχευμένα τηλεσκόπια όπως το James Webb, τα οποία παρατηρούν μια σημαντικά μικρότερη περιοχή αλλά μπορούν να δουν τους στόχους τους με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.
«Εάν το SPHEREx ανακαλύψει μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα τοποθεσία, το James Webb μπορεί να μελετήσει αυτόν τον στόχο με μεγαλύτερη φασματική διακριτική ικανότητα και σε μήκη κύματος που το SPHEREx δεν μπορεί να ανιχνεύσει», δήλωσε ο Melnick. «Αυτά τα δύο τηλεσκόπια θα μπορούσαν να συνεργαστούν εξαιρετικά αποτελεσματικά».
[via]
