اكتشف تلسكوب ناسا مركبات الفوليرين في الفضاء لأول مرة

ولأول مرة على الإطلاق، اكتشف علماء الفلك، بمساعدة تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا، مركبات الكربون المعروفة باسم "كرات بوكي". تشتمل عائلة المواد هذه على مركبات كربونية على شكل كرة قدم تم اكتشافها لأول مرة في المختبر منذ حوالي خمسة وعشرين عامًا.

تمت تسمية هذه العائلة من المواد على اسم هيكل القبة الجيوديسية للمهندس المعماري ريتشارد بكمنستر فولر (الفوليرين ويكيبيديا) ولها هيكل من حلقات الكربون الخماسية والسداسية المتداخلة بالتناوب، على غرار الحلقات الموجودة في كرة القدم العادية. وقد قدر العلماء أن هذه المواد تطفو في الفضاء، لكن لم يتم تحديد موقعها مطلقًا - حتى الآن.

وقال عالم الفلك جان كامي من جامعة ويسترن أونتاريو في كندا: "لقد عثرنا على ما يعتبر أكبر الأفراس الموجودة في الفضاء". "نحن متحمسون بشكل خاص لأن هذه المواد لها خصائص فريدة تجعلها مشاركًا مهمًا في جميع أنواع العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث في الفضاء." ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Science.

تتكون المواد من ستين ذرة كربون مرتبة في هيكل ثلاثي الأبعاد للكرة. تتطابق الأنماط المتناوبة للأشكال الخماسية والسداسية مع الأنماط السوداء/البيضاء الموجودة في كرة القدم النموذجية. بالإضافة إلى ذلك، اكتشف فريق البحث أيضًا لأول مرة في الفضاء الشكل الأكثر استطالة لهذه العائلة، وهو نوع من كرة القدم المسطحة تشبه كرة الرجبي التي تحتوي على 70 ذرة كربون. ينتمي كلا الشكلين من هذه المواد المنفصلة إلى عائلة من المواد تسمى رسميًا الفوليرين أو بوكمينستر-فوليرين.

واكتشف فريق البحث بشكل غير متوقع هذه الشامات في السديم الكوكبي المسمى Tc1. السدم الكوكبية هي بقايا النجوم، مثل الشمس، التي تتخلص من طبقاتها الخارجية من الغاز والغبار أثناء "بلوغها سن الرشد". يوجد في وسط السديم نجم مضغوط ساخن ("قزم أبيض"، في المصطلحات الفلكية) يضيء ويسخن سحب المواد المنفصلة.

وكانت الجسيمات موجودة في هذه السحب، وهذه الحقيقة تعكس مرحلة قصيرة من حياة النجم، يتخلص فيها من انبعاثات المواد الغنية بالكربون. استخدم علماء الفلك جهاز التحليل الطيفي الموجود على تلسكوب سبيتزر الفضائي لتحليل الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من السديم الكوكبي وتحديد البصمات الطيفية الفريدة لهذه الفوليرين. وفقا للباحث الرئيسي - تم توجيه التلسكوب إلى النقطة الصحيحة، في الوقت المناسب. وفي غضون مائة عام، ستكون درجة حرارة الفوليرين أقل مما ستكون عليه أجهزة اليوم. وتمت مقارنة المعلومات التي تم الحصول عليها من التلسكوب مع المعلومات التي تم الحصول عليها من القياسات المعملية لنفس العزلات وكان الاتفاق بينهما تاما.

وقال الباحث: "لم نستعد لهذا الاكتشاف". "ومع ذلك، عندما لاحظنا هذه التوقيعات الطيفية الواضحة، أدركنا على الفور أننا كنا ننظر إلى واحدة من أكثر المواد المرغوبة."

وفي عام 1970، تنبأ البروفيسور الياباني إيجي أوساوا بوجود الفوليرين، لكن لم يتم اكتشافها في المختبر إلا في عام 1985. وقام الباحثون في المختبر بمحاكاة الظروف السائدة في أجواء "الشيخوخة" والنجوم العملاقة الغنية بالكربون التي توجد فيها سلاسل تم العثور على الكربون. والمثير للدهشة أن هذه التجارب أدت إلى الحصول على كميات كبيرة من الفوليرين. منذ اكتشافها الأولي، تم العثور على الفوليرين أيضًا على الأرض في السخام الناتج عن احتراق شمعة، وفي عباءة الصخور وفي النيازك ("النجوم المتساقطة" التي وصلت إلى الأرض).
أصبحت دراسة الفوليرين والمواد الأخرى القريبة منها مجالًا علميًا شائعًا بسبب القوة الفريدة لهذه المركبات وبسبب خصائصها الكيميائية والفيزيائية غير العادية. ومن بين التطبيقات المحتملة الأخرى لها الدروع المبتكرة وأنظمة توصيل الأدوية والمواد فائقة التوصيل.

وقد باءت المحاولات السابقة للعثور على الفوليرين في الفضاء، خاصة حول النجوم الغنية بالكربون، بالفشل حتى الآن. تم الإبلاغ عن حالة واعدة لوجودها في السحب الرقيقة بين النجوم منذ حوالي خمسة عشر عامًا، وذلك بعد ملاحظات إشعاع الضوء المرئي. ولا تزال النتائج في انتظار التحقق من المعلومات المخبرية. ومؤخرًا، أبلغ فريق آخر يستخدم معدات في تلسكوب سبيتزر الفضائي عن دليل على وجود الفوليرين في أجسام من نوع مختلف، لكن بصماتها الطيفية كانت ملوثة جزئيًا بمواد كيميائية أخرى.

الأخبار من وكالة ناسا