Uzay tozu, Yaratılış Sütunları gibi hayranlık uyandıran resimlerden daha fazlasını sunuyor. Gezegenlerden asteroitlere kadar her şeyi inşa etmek için gerekli malzemeleri sağlayabilir. Ancak gerçekte neye benzediği, özellikle de “gözenekliliği” (yani kaç tane deliğe sahip olduğu) açısından, onlarca yıldır astrokimyacılar için bir tartışma alanı olmuştur. Friedrich Schiller Üniversitesi Jena’dan Alexey Potapov ve ortak yazarlarından yeni bir makale yayınlandı. Astronomi ve Astrofizik İncelemesi evrenin büyük bir kısmını oluşturan tozun başlangıçta düşünülenden daha “süngerimsi” olabileceğini öne sürüyor.
Peki tozun gözenekliliği neden önemlidir? Gezegenler ve yıldızlar arasında dolaşan madde bulutlarının kimyasını etkileyen ana faktörlerden biri. Spesifik olarak, H2 oluşumu gibi önemli kimyasal reaksiyonlarda katalizör görevi görecek tozun yüzey alanı, eğer toz daha geleneksel modellerde olduğu gibi “kompakt” yerine “gözenekli” ise çok daha yüksektir. Daha gözenekli toz aynı zamanda uçucu maddeleri yapılarında “yakalama”, onları dışarıdaki zorlu koşullardan koruma ve potansiyel olarak toz parçacıklarının bu kırılgan maddeleri (su gibi) erken Dünya gibi proto-gezegensel bölgelere taşımasına izin verme yollarına sahiptir.
Uzay tozu parçacıkları arasındaki deliklerden bahsederken iki farklı türde gözeneklilik olduğunu belirtmek önemlidir. Birincisi, malzemenin kendisinde kasıtlı olarak deliklerin bulunduğu “içsel” gözenekliliktir; bu, yapının ortasında büyük bir deliğe sahip bir buckyball’a eşdeğer bir şeydir. Diğeri ise kendi aralarındaki çekim kuvvetinin bir parçası olarak birbirine çarpan parçacıklar arasında boşlukların olduğu dışsal gözenekliliktir.
Yazarlar argümanlarını dört farklı gözlemsel kanıta dayandırıyorlar. Bunlardan ilki, Stardust ve Rosetta dahil olmak üzere çeşitli görevler kapsamında toplanan toz örnekleridir. İkincisi, yıldızlararası ortamdaki toz spektrumunun uzaktan gözlemlenmesidir. Üçüncüsü, bir laboratuvarda sentetik tozun deneysel olarak büyütülmesidir. Ve son olarak dördüncüsü, hem parçacık çarpışma ölçeğinde hem de tozun yapısının “atomistik” ölçeğinde simülasyonlar.
Stardust, 1999 yılında Comet Wild 2’nin komasından geçmek ve gelişmiş laboratuvar ekipmanlarıyla analiz edilebilmesi için bu örnekle Dünya’ya dönmek amacıyla fırlatıldı. Rosetta, 67P/Churyumov-Gerasimenko Kuyruklu Yıldızı’nı ziyaret etmek ve komasını oluşturan toz da dahil olmak üzere genel çevresini incelemek amacıyla 2004 yılında fırlatıldı. Her iki görevde de önemli miktarlarda hem “kompakt” hem de “gözenekli” toz bulundu; bazı gözenekli numuneler %99’a varan gözenekliliğe ulaştı.
Yıldızlararası ortamdaki tozun polarizasyon çalışmaları, toz parçacıklarının “kabarıklığı” konusunda biraz daha düşük sınırlar koyuyor. HL Tau ile ilgili belirli bir ALMA çalışmasından elde edilen veriler, tozun gözenekliliğinin yaklaşık %90 olduğunu ortaya koyuyor; yazarlar, tozların tekrar tekrar çarpışması sonucu sıkıştırılarak bunun azaltılmış olabileceğini düşünüyor. IM Lup sistemi üzerinde yapılan farklı bir çalışma, toz modellerine nispeten küçük yarıçaplara sahip “Fraktal agregalar” olarak uyan sistemin saçılımına ilişkin veriler topladı.
Bir gezegende artan kozmik toz mantığa aykırı gibi görünse de araştırmacılar, lazer kullanarak kayaları aşındırıp ardından ortaya çıkan gaz ve tozu biriktirmeye çalışarak bunu yapmaya çalıştılar. Bu laboratuvar simülasyonlarında, ortaya çıkan birikim her zaman son derece gözenekli olup Rosetta ve Stardust tarafından toplanan verilerle eşleşiyor.
Modelleme, özellikle dışsal gözenekliliğe neden olma konusunda özellikle iyi olan erken toz etkileşimlerinin “vur-yapış” modelleri için benzer miktarda gözenekliliği doğruladı. Atomistik modelleme ayrıca, doğası gereği gözenekli olan numunelerde dahili “mikro gözeneklerin” bulunmasının, su moleküllerini nasıl barındırabileceğini ve bunların gezegenler arası uzayda süblimleşme olasılığını nasıl azaltabileceğini gösterdi.
Son olarak, son derece gözenekli uzay tozuna ilişkin çok sayıda anekdotsal kanıt mevcut olsa da, uzaydaki tozun çoğunun katı bir sütun yerine sünger gibi göründüğünü kesin olarak kanıtlayacak yeterli kanıt yok. Her zaman olduğu gibi yazarlar, bunun evrende yaygın olup olmadığına dair kesin bir cevap için daha fazla veriye ihtiyaç olduğuna inanıyorlar. Eğer öyleyse, belki birileri bir yapay zekadan ünlü Yaratılış Sütunları resmini, göze çarpan bazı delikler ekleyecek şekilde güncellemesini isteyebilir.
