Planeettojen synty alkaa sähköisesti

Linnunradan käsikirja liftareille kertoo muinaisesta Margratheasta, myyttisestä maailmasta, jonka vientituotteena olivat käsityönä tehdyt luksusluokan mittatilausplaneetat. Samaisen legendaarisen hakuteoksen "enimmäkseen harmittomaksi" luokittelemalla maapallolla ei ole vielä päästy yhtä pitkälle, mutta laboratoriokokeet on jo aloitettu.

Planeettojen syntyprosessi tunnetaan pääpiirteiltään, mutta yksi monista arvoituksista on sen alkuvaiheet: miten tähtienvälisen aineen kasautuminen pääsee käyntiin? Syntymässä olevia tähtiä ympäröivissä ainekiekoissa oleva pöly muistuttaa hienojakoisuudeltaan suunnilleen savua. Tästä usvasta pitäisi saada aikaan monenkirjavia, niin kivisiä kuin pääosin kaasusta koostuvia planeettoja. 

Tutkijat ovat jo pitkään arvelleet, että sähköstaattiset vuorovaikutukset saattavat auttaa toisiinsa törmäileviä hiukkasia pysymään yhdessä sen sijaan, että ne kimpoilisivat eri suuntiin. 

Chicagon yliopistossa on nyt ensimmäisen kerran onnistuttu tarkastelemaan yksityiskohtaisesti, miten hiukkasryppäät lähtevät kasvamaan pitkän kantaman sähköstaattisten vuorovaikutusten avittamien sieppausten seurauksena. Näin syntyy "raemolekyylejä", jotka muistuttavat rakenteeltaan yksinkertaisia kemiallisia yhdisteitä. 

Vapaassa putoamisliikkeessä olevan hiukkasvirran avulla tutkijat simuloivat liki painotonta tilaa, missä sähköisesti varattujen hiukkasten väliset veto- ja hylkimisvoimat vaikuttavat vastaavalla tavalla kuin avaruuden tyhjyydessä. Hiukkasia seurattiin huippunopealla videokameralla, joka oli myös vapaassa pudotuksessa.

"Tutkimuksella on merkitystä planeettojen synnyn kaikkein varhaisimpien vaiheiden kannalta. Prosessin uskotaan käynnistyvän tähtienvälisten pölyhiukkasten keskinäisistä törmäyksistä", arvioi tutkijaryhmään kuulunut Heinrich Jaeger

Yksittäisissä nokkakolareissa ei kuitenkaan vapaudu riittävästi energiaa, jotta hiukkaset takertuisivat toisiinsa, mutta sähköisistä voimista näyttää löytyvän selitys – kuten arveltiinkin.

Tuoreet tulokset eivät tuo selvyyttä ainoastaan planeettojen syntyyn, vaan sillä arvellaan olevan sovelluksia niin biofysiikassa ja termodynamiikassa kuin proteiinien ja nukleiinihappojen rakenteen tutkimuksessakin.

Laboratoriokokeista kerrottiin Chicagon yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/JPL-Caltech


Juttuja samasta aiheesta