Simulasi butiran debu antarbintang. Kredit gambar: OSU. Klik untuk memperbesar.
Penulis fiksi ilmiah Harlan Ellison pernah mengatakan bahwa unsur yang paling umum di alam semesta adalah hidrogen dan kebodohan.
Sementara vonis masih keluar pada volume kebodohan, para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa hidrogen memang sejauh ini merupakan unsur paling melimpah di alam semesta. Ketika mereka mengintip melalui teleskop mereka, mereka melihat hidrogen di awan besar debu dan gas di antara bintang-bintang - terutama di daerah yang lebih padat yang runtuh untuk membentuk bintang dan planet baru.
Tetapi satu misteri tetap ada: mengapa banyak dari hidrogen itu dalam bentuk molekul? - dengan dua atom hidrogen terikat bersama? - daripada bentuk atomnya yang tunggal? Dari mana semua molekul hidrogen itu berasal? Peneliti Universitas Negeri Ohio baru-baru ini memutuskan untuk mencoba mencari tahu.
Mereka menemukan bahwa satu detail yang tampaknya kecil - apakah permukaan butiran debu antarbintang halus atau bergelombang - dapat menjelaskan mengapa ada begitu banyak molekul hidrogen di alam semesta. Mereka melaporkan hasilnya pada Simposium Internasional ke-60 tentang Spektroskopi Molekuler, yang diadakan di Ohio State University.
Hidrogen adalah unsur atom paling sederhana yang diketahui; hanya terdiri dari satu proton dan satu elektron. Para ilmuwan selalu menganggap remeh keberadaan molekul hidrogen ketika membentuk teori tentang dari mana semua molekul yang lebih besar dan lebih rumit di alam semesta berasal. Tetapi tidak ada yang bisa menjelaskan berapa banyak atom hidrogen yang dapat membentuk molekul - sampai sekarang.
Ketika datang untuk membuat molekul hidrogen, permukaan inang mikroskopis yang ideal adalah "kurang seperti kerataan Ohio dan lebih seperti garis langit Manhattan."
Agar dua atom hidrogen memiliki energi yang cukup untuk berikatan dalam jangkauan ruang yang dingin, pertama-tama mereka harus bertemu di permukaan, jelas Eric Herbst, Profesor Fisika Universitas Distinguished di Ohio State.
Meskipun para ilmuwan menduga bahwa debu ruang menyediakan permukaan yang diperlukan untuk reaksi kimia semacam itu, simulasi laboratorium dari proses tersebut tidak pernah berhasil. Setidaknya, mereka tidak bekerja cukup baik untuk menjelaskan kelimpahan penuh molekul hidrogen yang para ilmuwan lihat di luar angkasa.
Herbst, profesor fisika, kimia, dan astronomi, bergabung dengan Herma Cuppen, seorang peneliti pascadoktoral, dan Qiang Chang, seorang mahasiswa doktoral, keduanya dalam fisika, untuk mensimulasikan berbagai permukaan debu pada komputer. Mereka kemudian memodelkan gerakan dua atom hidrogen yang berjatuhan di sepanjang permukaan yang berbeda sampai mereka menemukan satu sama lain untuk membentuk molekul.
Mengingat jumlah debu yang menurut para ilmuwan mengambang di luar angkasa, para peneliti Negara Bagian Ohio mampu mensimulasikan penciptaan jumlah hidrogen yang tepat, tetapi hanya pada permukaan yang bergelombang.
Ketika datang untuk membuat molekul hidrogen, permukaan inang mikroskopis yang ideal adalah "kurang seperti kerataan Ohio dan lebih seperti garis langit Manhattan,"? Kata Herbst.
Masalah dengan simulasi masa lalu, tampaknya, adalah bahwa mereka selalu diasumsikan permukaan datar.
Cuppen mengerti mengapa. "Ketika Anda ingin menguji sesuatu, memulai dengan permukaan yang rata lebih cepat dan lebih mudah," dia berkata
Dia seharusnya tahu. Dia ahli dalam ilmu permukaan, namun masih butuh waktu berbulan-bulan untuk merakit model debu bergelombang, dan dia masih bekerja untuk memperbaikinya. Akhirnya, ilmuwan lain akan dapat menggunakan model untuk mensimulasikan reaksi kimia lainnya di luar angkasa.
Sementara itu, para ilmuwan Negara Bagian Ohio bekerja sama dengan rekan-rekannya di lembaga lain yang memproduksi dan menggunakan permukaan bergelombang yang meniru tekstur debu ruang angkasa. Meskipun partikel debu ruang nyata sekecil butiran pasir, permukaan yang lebih besar dan berukuran sepeser pun akan memungkinkan para ilmuwan untuk menguji apakah tekstur yang berbeda membantu pembentukan molekul hidrogen di laboratorium.
Sumber Asli: Siaran Berita OSU
