At finde diamanter i meteoritter fik forskere til at tænke alvorligt over, hvordan de kunne forekomme i rummet. Dette kunstner-koncept viser et væld af diamanter ved siden af en varm stjerne. Billede af NASA / JPL-Caltech.
Diamanter kan være sjældne på Jorden, men overraskende almindelige i rummet - og de superfølsomme infrarøde øjne fra NASAs Spitzer-rumteleskop er perfekte til at spejde efter dem, siger forskere ved NASA Ames Research Center i Moffett Field, Calif.
Ved hjælp af computersimuleringer har forskere udviklet en strategi til at finde diamanter i rummet, der kun er et nanometer (en milliarddel meter) i størrelse. Disse perler er omkring 25.000 gange mindre end et sandkorn, alt for lille til en forlovelsesring. Men astronomer mener, at disse små partikler kunne give værdifuld indsigt i, hvordan kulstofrige molekyler, livsgrundlaget på Jorden, udvikler sig i kosmos.
Forskere begyndte alvorligt at overveje tilstedeværelsen af diamanter i rummet i 1980'erne, da undersøgelser af meteoritter, der styrtede ned på Jorden afslørede masser af små diamanter i nanometer-størrelse. Astronomer bestemte, at 3 procent af alt kulstof, der findes i meteoritter, kom i form af nanodiamanter. Hvis meteoritter afspejler støvindholdet i det ydre rum, viser beregninger, at bare et gram støv og gas i en kosmisk sky kunne indeholde så mange som 10.000 billioner nanodiamonds.
"Det spørgsmål, som vi altid bliver stillet, er, hvis nanodiamanter er rigelige i rummet, hvorfor har vi ikke set dem oftere?" siger Charles Bauschlicher fra Ames Research Center. De er kun blevet set to gange. "Sandheden er, at vi bare ikke vidste nok om deres infrarøde og elektroniske egenskaber til at registrere deres fingeraftryk."
For at løse dette dilemma brugte Bauschlicher og hans forskerteam computersoftware til at simulere forholdene i det interstellare medium - rummet mellem stjerner - fyldt med nanodiamanter. De fandt, at disse rumdiamanter skinner lyst ved infrarødt lysinterval fra 3,4 til 3,5 mikron og 6 til 10 mikron, hvor Spitzer er især følsom.
Astronomer skal være i stand til at se himmelsk diamanter ved at lede efter deres unikke "infrarøde fingeraftryk." Når lys fra en nærliggende stjerne zapper et molekyle, strækker det sig, bindes og bøjes, hvilket giver en karakteristisk farve af infrarødt lys. Som et prisme, der bryder hvidt lys i en regnbue, bryder Spitzers infrarøde spektrometerinstrument infrarødt lys ind i dets komponenter, så forskere kan se lyssignaturen for hvert enkelt molekyle.
Holdmedlemmer har mistanke om, at der endnu ikke er blevet set flere diamanter i rummet, fordi astronomer ikke har kigget på de rigtige steder med de rigtige instrumenter. Diamanter er lavet af tæt bundne carbonatomer, så det tager meget ultraviolet lys med høj energi for at få diamantbindingerne til at bøje og bevæge sig, hvilket producerer et infrarødt fingeraftryk. Forskerne konkluderede således, at det bedste sted at se en rumdiamentsignaturskinne lige ved siden af en varm stjerne.
Når astronomer først har fundet ud af, hvor de skal se efter nanodiamanter, er et andet mysterium at finde ud af, hvordan de dannes i miljøet i det interstellare rum.
"Rumdiamanter dannes under meget forskellige betingelser, end der dannes diamanter på Jorden," siger Louis Allamandola, også fra Ames.
Han bemærker, at diamanter på Jorden dannes under et enormt pres, dybt inde i planeten, hvor temperaturerne også er meget høje. Imidlertid findes rumdiamanter i kolde molekylære skyer, hvor trykket er milliarder af gange lavere og temperaturerne er under minus 240 grader Celsius (minus 400 grader Fahrenheit).
"Nu hvor vi ved, hvor vi skal kigge efter glødende nanodiamanter, kan infrarøde teleskoper som Spitzer hjælpe os med at lære mere om deres liv i rummet," siger Allamandola.
Bauschlichers-papir om dette emne er blevet accepteret til offentliggørelse i Astrophysical Journal. Allamandola var medforfatter på papiret sammen med Yufei Liu, Alessandra Ricca og Andrew L. Mattioda, også af Ames.
NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, administrerer Spitzer-rumteleskopmissionen for NASAs Science Mission Directorate, Washington. Videnskabsoperationer udføres i Spitzer Science Center på Californiens teknologiske institut, også i Pasadena. Caltech administrerer JPL for NASA.