Zgodnie z najszerzej akceptowaną teorią formowania się planet (hipoteza mgławicowa), Układ Słoneczny rozpoczął się około 4,6 miliarda lat temu od ogromnej chmury pyłu i gazu (inaczej mgławicy). Po tym, jak chmura doświadczyła zapaści grawitacyjnej w centrum, tworząc Słońce, pozostały gaz i pył spadły na krążący wokół niego dysk. Planety stopniowo narastały z tego dysku, tworząc system, który znamy dzisiaj.
Jednak do tej pory naukowcy zastanawiali się, w jaki sposób pył może zebrać się w mikrograwitacji, tworząc wszystko, od gwiazd i planet po asteroidy. Jednak nowe badanie przeprowadzone przez zespół niemieckich badaczy (i współautora Uniwersytetu Rutgersa) wykazało, że materia w mikrograwitacji spontanicznie wytwarza silne ładunki elektryczne i skleja się razem. Odkrycia te mogą rozwiązać długą tajemnicę powstawania planet.
Mówiąc wprost, fizycy nie wiedzieli, jak mgławica może się gromadzić, tworząc duże ciała w przestrzeni. Podczas gdy przyczepność może powodować zlepianie się cząstek pyłu, a duże cząstki są przyciągane razem przez wzajemną grawitację, etap pośredni pozostał nieuchwytny. Zasadniczo obiekty w zakresie od milimetrów i centymetrów raczej odbijają się od siebie, niż sklejają się.
Ze względu na ich badania, które niedawno ukazały się w czasopiśmie Natura, zespół przeprowadził eksperyment, w którym cząstki szkła zostały umieszczone w warunkach mikrograwitacji, aby zobaczyć, jak się zachowują. Niespodziewanie zespół odkrył, że cząsteczki wytwarzają silne ładunki elektryczne. Tak silne, że spolaryzowały się i zachowywały jak magnesy.
Zespół kontynuował to, przeprowadzając symulacje komputerowe, aby sprawdzić, czy ten proces może wypełnić lukę między drobnymi cząsteczkami zbijającymi się razem a większymi obiektami gromadzącymi się z powodu wzajemnej grawitacji. Odkryli, że modele formacji planetarnej zgadzają się z danymi eksperymentalnymi, o ile obecne jest ładowanie elektryczne.
Wyniki te skutecznie wypełniają długotrwałą lukę w najczęściej akceptowanym modelu formacji planetarnej. Ponadto mogą mieć wiele zastosowań przemysłowych na Ziemi. Powiedział Troy Shinbrot, profesor inżynierii biomedycznej na Rutgers University-New Brunswick i współautor badań:
„Być może pokonaliśmy podstawową przeszkodę w zrozumieniu, w jaki sposób kształtują się planety. Zidentyfikowano również mechanizmy generowania agregatów w procesach przemysłowych, które - mamy nadzieję - mogą być kontrolowane w przyszłych pracach. Oba wyniki zależą od nowego zrozumienia, że polaryzacja elektryczna ma zasadnicze znaczenie dla agregacji. ”
Potencjał zastosowań przemysłowych wynika z faktu, że podobne procesy są stosowane na Ziemi w produkcji wszystkiego, od tworzyw sztucznych po farmaceutyki. Polega to na stosowaniu ciśnienia gazu do popychania cząstek w górę, podczas których mogą się one agregować z powodu elektryczności statycznej. Może to powodować awarie sprzętu i prowadzić do wad produktu końcowego.
Badanie to może zatem doprowadzić do wprowadzenia nowych metod przetwarzania przemysłowego, które byłyby bardziej skuteczne niż tradycyjne kontrole elektrostatyczne. Co więcej, może to doprowadzić do udoskonalenia teorii tworzenia planet, zapewniając brakujące ogniwo między drobnymi cząsteczkami i większymi agregatami.
Kolejna zagadka rozwiązana, odpowiedz kawałek na puzzle. Krok bliżej odpowiedzi na podstawowe pytanie: „jak to się wszystko zaczęło?”
