A HUN-REN Atommagkutató Intézet (ATOMKI) látta vendégül nemrégiben a világűrben zajló kémiai folyamatokat kutató szakembereket. A Radiation-Driven Chemistry in Astrophysics and Planetary Science Workshop elnevezésű kétnapos rendezvény célja az asztrokémia fejlődési irányainak áttekintése és az ATOMKI laborjaiban nemzetközi együttműködések keretében végzett mérések legújabb eredményeinek bemutatása volt.

A csillagos ég varázslatos és elbűvölő. Az emberiséget már eszmélésétől kezdve foglalkoztatták az égi objektumok mozgásában megfigyelhető szabályszerűségek. A szabad szemmel történő megfigyelésen túl a technikai eszközök fejlődésének köszönhetően először távcsővel, majd spektroszkópiai (színképelemzési) módszerekkel is kémleltük az eget. A világűrbe kijuttatott űreszközök pedig robbanásszerűen szélesítették ki a látóhatárunkat és a lehetőségeinket. Ma már tudományágak sokasága foglalkozik távoli környezetünk vizsgálatával.

Az asztrofizika – a csillagászattal karöltve – a világ keletkezésével, történetével, szerkezetével, a kémiai elemek létrejöttével, a csillagokban zajló magfizikai folyamatokkal foglalkozik. A nukleáris asztrofizikai kutatásokat nagyrészt részecskegyorsító berendezések segítségével végzik, ahol magfizikai reakciókat hoznak létre, modellezve a csillagokban végbemenő folyamatokat.

Az asztrokémia a világűrben zajló kémiai folyamatokat vizsgálja. Hogyan keletkeznek az összetettebb molekulák a csillagok bölcsőiben, ezekben a nagyon hideg és távoli molekuláris felhőkben, a kozmikus por szemcséire lerakódott, atomokat és kisebb molekulákat tartalmazó vékony jégrétegekben? Milyen kémiai átalakulások mennek végbe a bolygók, holdak, üstökösök, aszteroidák felszínén és légkörében?

A kutatások szerint egyre nyilvánvalóbb, hogy ezekben a kémiai folyamatokban döntő szerepe van a kozmikus sugárzásnak, valamint a csillagok által kibocsátott nagyenergiás részecskéknek, a fotonoknak, ionoknak és elektronoknak. Ezek áramlását csillagszélnek vagy – a Nap nevű csillag esetén – napszélnek nevezzük.

A földi és az űrbeli eszközök segítségével nagyon távoli égitestek, ködök kémiai összetételét is meg tudjuk határozni. A világűrben észlelt többszáz féle molekula között megtalálhatók az élő szervezetek építőkövei, a nagyobb méretű szerves molekulák is. Az élet létrejöttéhez vezető folyamatok tanulmányozásával az asztrobiológia foglalkozik.

A világűr távoli térségeiben található molekulákat a rádiócsillagászat és az infravörös tartományban történő színképelemzés (spektroszkópia) módszerével működő űrtávcsövek (például a James Webb űrtávcső) segítségével tudjuk azonosítani, és így megtudni valamit az ott zajló kémiai folyamatokról. A közelebbi helyeken, a Naprendszeren belül az űrmissziók szondái közvetlen mintavételezést és mérést is végeznek.

Az adatok értelmezéséhez azonban szükség van arra, hogy itt a Földön laboratóriumi körülmények között modellezzük a kozmikus sugárzásnak, a csillagszélnek, a napszélnek a molekulákra és ezzel a kémiai folyamatokra gyakorolt hatását. Az ATOMKI részecskegyorsító berendezései, ion- és elektronforrásai által létrehozott nagyenergiájú ionok és elektronok segítségével a Naprendszerben zajló folyamatok többsége modellezhető. A berendezések nyújtotta lehetőségek kihasználására évente tucatnyi külföldi csoport érkezik az intézetbe.

A részecskenyalábbal speciális összetételű jegeket sugároznak be, olyanokat, mint amilyenek Naprendszerünk jeges égitesteinek felületén találhatók. A kémiai változásokat infravörös spektroszkópiai módszerekkel követik. Az intézetben zajló ilyen irányú kutatásokban jelenleg a figyelem középpontjában a Jupiter bolygó jeges holdjain zajló folyamatok kísérleti modellezése áll. Ezekkel a kísérletekkel az ATOMKI az Európai Űrügynökség (ESA) Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) misszióját támogatja.

A 2024. április 25-26. között lezajlott kétnapos találkozót az ATOMKI Kísérleti Molekulafizikai Kutatócsoportja szervezte a Horizon 2020 program Europlanet 2024 Research Infrastructure elnevezésű projektjének  keretében. A 43 résztvevő kutató többsége Európából és Amerikából érkezett. Az együttműködő partnerek beszámoltak az ATOMKI laboratóriumaiban végrehajtott méréseik eredményeiről. A szakma vezető kutatói elemezték az asztrokémia fejlődésének irányait, és áttekintették azokat a lehetőségeket és kihívásokat, amelyek az űrkutatás, az űripar és a klímakutatás területén asztrokémiai vonatkozásban felmerülnek. A szakemberek megtekintették az ATOMKI részecskegyorsító berendezéseit és laboratóriumait, ahol a jövőben is folytatódhatnak a nemzetközi együttműködésben végzett kutatások.

Kattintson a képre a megtekintéshez.

Csoportkép a Radiation-Driven Chemistry in Astrophysics and Planetary Science Workshop résztvevőiről.