Å finne diamanter i meteoritter fikk forskere til å tenke alvorlig på hvordan de kan oppstå i verdensrommet. Dette kunstnerkonseptet viser et mangfold av diamanter ved siden av en het stjerne. Bilde av NASA / JPL-Caltech.
Diamanter kan være sjeldne på jorden, men overraskende vanlige i verdensrommet - og de supersensitive infrarøde øynene til NASAs Spitzer romteleskop er perfekte for å speide dem, sier forskere ved NASA Ames Research Center i Moffett Field, Calif.
Ved hjelp av datasimuleringer har forskere utviklet en strategi for å finne diamanter i verdensrommet som bare er et nanometer (en milliarddel meter) i størrelse. Disse perlene er omtrent 25 000 ganger mindre enn et sandkorn, altfor lite til en forlovelsesring. Men astronomer tror at disse bittesmå partiklene kan gi verdifull innsikt i hvordan karbonrike molekyler, livsgrunnlaget på jorden, utvikler seg i kosmos.
Forskere begynte å gruble alvorlig over tilstedeværelsen av diamanter i verdensrommet på 1980-tallet, da studier av meteoritter som krasjet inn på jorden avslørte mange små diamanter av nanometer. Astronomer bestemte at 3 prosent av alt karbon som ble funnet i meteoritter kom i form av nanodiamonds. Hvis meteoritter er en refleksjon av støvinnholdet i det ytre rom, viser beregninger at bare et gram støv og gass i en kosmisk sky kan inneholde så mange som 10.000 billioner nanodiamonds.
"Spørsmålet som vi alltid blir stilt er, hvis nanodiamonds er rikelig i verdensrommet, hvorfor har vi ikke sett dem oftere?" sier Charles Bauschlicher ved Ames Research Center. De har bare blitt sett to ganger. "Sannheten er at vi bare ikke visste nok om deres infrarøde og elektroniske egenskaper til å oppdage fingeravtrykket deres."
For å løse dette dilemmaet brukte Bauschlicher og hans forskerteam dataprogramvare for å simulere forholdene til det interstellare mediet - rommet mellom stjerner - fylt med nanodiamonds. De fant ut at disse romdiamantene lyser sterkt ved infrarødt lysområde fra 3,4 til 3,5 mikron og 6 til 10 mikron, hvor Spitzer er spesielt følsom.
Astronomer skal kunne se himmelsk diamanter ved å lete etter deres unike "infrarøde fingeravtrykk." Når lys fra en nærliggende stjerne zaps et molekyl, strekker det seg, vri og bøyes, og gir av en karakteristisk farge på infrarødt lys. Som et prisme som bryter hvitt lys i en regnbue, bryter Spitzers infrarøde spektrometerinstrument infrarødt lys i komponentdelene, slik at forskere kan se lyssignaturen til hvert enkelt molekyl.
Teammedlemmene mistenker at det ikke har blitt oppdaget flere diamanter i verdensrommet ennå fordi astronomer ikke har sett på de rette stedene med de rette instrumentene. Diamanter er laget av tett bundet karbonatomer, så det tar mye høyenergi ultrafiolett lys for å få diamantbindene til å bøye seg og bevege seg, og produsere et infrarødt fingeravtrykk. Dermed konkluderte forskerne med at det beste stedet å se en diamantunderskrift skinne er rett ved siden av en het stjerne.
Når astronomer først har funnet ut hvor de skal se etter nanodiamonds, er et annet mysterium å finne ut hvordan de dannes i miljøet i det interstellare rommet.
"Plassdiamanter er dannet under veldig forskjellige forhold enn diamanter dannes på jorden," sier Louis Allamandola, også fra Ames.
Han bemerker at diamanter på jorden dannes under et enormt trykk, dypt inne i planeten, der temperaturene også er veldig høye. Imidlertid finnes romdiamanter i kalde molekylære skyer der trykket er milliarder ganger lavere og temperaturene er under minus 240 grader celsius (minus 400 grader Fahrenheit).
"Nå som vi vet hvor vi skal se etter glødende nanodiamanter, kan infrarøde teleskoper som Spitzer hjelpe oss å lære mer om deres liv i rommet," sier Allamandola.
Bauschlichers-papir om dette emnet er blitt akseptert for publisering i Astrophysical Journal. Allamandola var medforfatter på papiret, sammen med Yufei Liu, Alessandra Ricca og Andrew L. Mattioda, også av Ames.
NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, administrerer Spitzer Space Telescope-oppdraget for NASAs Science Mission Directorate, Washington. Vitenskapelige operasjoner utføres ved Spitzer Science Center ved California Institute of Technology, også i Pasadena. Caltech administrerer JPL for NASA.