Космическая пыль — не только сырье для планет и астероидов и не просто эффектные туманности вроде знаменитых «Столпов Творения». Ученые под руководством Алексея Потапова из Йенского университета в Германии выяснили: частицы, из которых состоит межзвездная пыль, могут быть куда более рыхлыми и пористыми, чем считалось раньше — буквально «пушистыми». Работа опубликована в журнале The Astronomy and Astrophysics Review (AAR).
Пористость играет ключевую роль в химии космоса. Чем больше у пылинки пустот, тем больше поверхность, на которой могут происходить реакции — например, образование молекул водорода (H₂), без которых не рождаются звезды. Кроме того, в микроскопических порах могут удерживаться летучие вещества, включая воду, защищенные от разрушения космическим излучением. Такие «пылинки-хранители» могли переносить воду и другие важные молекулы в молодые планетные системы — в том числе на раннюю Землю.
Ученые различают два типа пористости. «Внутренняя» означает, что пустоты встроены в саму структуру пылинки, как у фуллерена. «Внешняя» — что поры образуются между частицами, которые слиплись под действием гравитации.
Чтобы понять, какой тип преобладает во Вселенной, исследователи проанализировали четыре источника данных: образцы, доставленные космическими аппаратами Stardust и Rosetta, спектральные наблюдения межзвездной пыли, лабораторные эксперименты и компьютерное моделирование.
Миссия Stardust в 2006 году принесла на Землю образцы из кометы Вильда 2, а Rosetta изучала комету 67P/Чурюмова — Герасименко. В обеих миссиях обнаружили как плотные, так и чрезвычайно рыхлые частицы пыли — с пористостью до 99 %.
Наблюдения радиотелескопа ALMA за молодой звездной системой HL Tau показали, что пористость пыли в ее протопланетном диске достигает 90 %. Ученые считают, что со временем пыль могла частично уплотниться из-за столкновений.
Эксперименты на Земле подтверждают эти данные. При испарении горных пород лазером и осаждении получившихся частиц на подложку образуются исключительно пористые структуры — такие же, какие наблюдали «Розетта» и «Стардаст». Компьютерное моделирование также показало: на ранних этапах формирования Солнечной системы столкновения пылинок приводили к образованию фрактальных структур с микропорами, способных удерживать воду и другие молекулы.
Пока доказательств недостаточно, чтобы окончательно утверждать, что вся межзвездная пыль похожа на губку. Однако все больше данных говорит о том, что она действительно гораздо «мягче» и воздушнее, чем считалось раньше.