การค้นหาเพชรในอุกกาบาตทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดอย่างจริงจังว่าจะเกิดขึ้นในอวกาศได้อย่างไร แนวคิดของศิลปินนี้แสดงให้เห็นเพชรจำนวนมากถัดจากดาวฤกษ์ร้อนแรง ภาพโดย NASA / JPL-Caltech
เพชรอาจหายากบนโลก แต่พบได้ทั่วไปในอวกาศ - และดวงตาอินฟราเรดที่ไวต่อแสงซุปเปอร์ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของ NASAs นั้นสมบูรณ์แบบสำหรับการสอดแนมพวกมันนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์วิจัยนาซ่าอาเมสในเขตมอฟเฟตต์รัฐแคลิฟอร์เนีย
นักวิจัยได้พัฒนากลยุทธ์สำหรับการค้นหาเพชรในอวกาศซึ่งมีขนาดเพียงนาโนเมตร (หนึ่งในพันล้านส่วนของเมตร) โดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ อัญมณีเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าเม็ดทรายประมาณ 25,000 เท่าซึ่งเล็กเกินไปสำหรับแหวนหมั้น แต่นักดาราศาสตร์เชื่อว่าอนุภาคเล็ก ๆ เหล่านี้สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับวิธีการที่โมเลกุลของคาร์บอนที่อุดมไปด้วยซึ่งเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลกพัฒนาขึ้นในจักรวาล
นักวิทยาศาสตร์เริ่มไตร่ตรองการมีอยู่ของเพชรในอวกาศอย่างจริงจังในช่วงปี 1980 เมื่อการศึกษาอุกกาบาตที่พุ่งชนโลกเผยให้เห็นเพชรขนาดเล็กนาโนเมตรจำนวนมาก นักดาราศาสตร์ระบุว่าร้อยละ 3 ของคาร์บอนทั้งหมดที่พบในอุกกาบาตนั้นมาในรูปของ nanodiamond หากอุกกาบาตเป็นภาพสะท้อนของปริมาณฝุ่นในอวกาศการคำนวณแสดงให้เห็นว่าเพียงฝุ่นกรัมและก๊าซในคลาวด์จักรวาลอาจมีขนาดนาโนมากถึง 10,000 ล้านล้านนาโนเมตร
"คำถามที่เรามักถูกถามอยู่เสมอคือถ้า nanodiamonds มีอยู่มากมายในอวกาศทำไมเราไม่เห็นพวกเขาบ่อยกว่านี้?" Charles Bauschlicher จากศูนย์วิจัยของ Ames กล่าว พวกเขาถูกพบสองครั้งเท่านั้น "ความจริงก็คือเราเพิ่งรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติอินฟราเรดและอิเล็กทรอนิคส์ของพวกเขาไม่เพียงพอที่จะตรวจจับลายนิ้วมือ"
เพื่อแก้ปัญหาภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้ Bauschlicher และทีมวิจัยของเขาได้ใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์เพื่อจำลองสภาพของสื่อระหว่างดวงดาวซึ่งเป็นช่องว่างระหว่างดวงดาวซึ่งเต็มไปด้วย nanodiamond พวกเขาพบว่าเพชรอวกาศเหล่านี้เปล่งประกายอย่างสดใสในช่วงแสงอินฟราเรดที่ 3.4 ถึง 3.5 ไมครอนและ 6 ถึง 10 ไมครอนซึ่งสปิตเซอร์ไวเป็นพิเศษ
นักดาราศาสตร์ควรเห็นเพชรบนท้องฟ้าโดยมองหา "ลายนิ้วมืออินฟราเรด" ที่เป็นเอกลักษณ์ เมื่อแสงจากดาวฤกษ์ใกล้เคียงทำการยุบโมเลกุลมันจะยืดบิดและงอให้เป็นสีอ่อนของแสงอินฟาเรด เช่นเดียวกับปริซึมที่ทำลายแสงสีขาวเป็นรุ้งเครื่องมือสเปคโตรมิเตอร์อินฟราเรดของ Spitzers จะแยกแสงอินฟราเรดออกเป็นส่วนต่าง ๆ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นลายเซ็นแสงของแต่ละโมเลกุล
สมาชิกในทีมสงสัยว่าเพชรยังไม่ถูกตรวจพบในอวกาศเนื่องจากนักดาราศาสตร์ไม่ได้มองหาสถานที่ที่เหมาะสมด้วยเครื่องมือที่เหมาะสม เพชรทำมาจากอะตอมของคาร์บอนที่ถูกยึดแน่นดังนั้นจึงต้องใช้แสงอุลตร้าไวโอเลตพลังงานสูงเป็นจำนวนมากเพื่อให้พันธะของเพชรโค้งงอและเคลื่อนที่ทำให้เกิดลายนิ้วมืออินฟราเรด ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงสรุปว่าสถานที่ที่ดีที่สุดในการชมเพชรอวกาศที่เปล่งประกายนั้นอยู่ติดกับดาวฤกษ์ร้อนแรง
เมื่อนักดาราศาสตร์คิดออกว่าจะมองหา nanodiamond ได้ที่ไหนความลึกลับอีกอย่างก็คือการหาวิธีที่พวกมันก่อตัวในสภาพแวดล้อมของอวกาศระหว่างดวงดาว
"เพชรอวกาศถูกสร้างขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างจากเพชรที่เกิดขึ้นบนโลก" หลุยส์อัลลามันโดล่าจากอาเมสกล่าว
เขาตั้งข้อสังเกตว่าเพชรบนโลกก่อตัวภายใต้แรงกดดันอันยิ่งใหญ่ซึ่งอยู่ลึกลงไปในดาวเคราะห์ซึ่งอุณหภูมิยังสูงมากเช่นกัน อย่างไรก็ตามเพชรอวกาศพบได้ในเมฆโมเลกุลเย็นที่ความดันนับพันล้านครั้งลดลงและอุณหภูมิต่ำกว่าลบ 240 องศาเซลเซียส (ลบ 400 องศาฟาเรนไฮต์)
"ตอนนี้เรารู้แล้วว่าจะมองหา nanodiamonds ที่เรืองแสงได้กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดอย่างสปิตเซอร์สามารถช่วยให้เราเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับชีวิตในอวกาศได้" Allamandola กล่าว
กระดาษ Bauschlichers ในหัวข้อนี้ได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal Allamandola เป็นผู้ร่วมเขียนลงบนกระดาษพร้อมกับ Yufei Liu, Alessandra Ricca และ Andrew L. Mattioda จาก Ames
ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASAs, Pasadena, Calif. จัดการภารกิจกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์สำหรับผู้อำนวยการคณะวิทยาศาสตร์ Mission NASAs, Washington ปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ดำเนินการที่ศูนย์วิทยาศาสตร์สปิตเซอร์ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียและในพาซาดีนา Caltech จัดการ JPL สำหรับ NASA