Uralski kristali traže život u svemiru

U posljednjih 25 godina otkriveno je više od tisuću planeta izvan Sunčevog sustava. No današnja teleskopska tehnologija omogućava otkrića samo velikih planeta. Optička vlakna koja su razvili znanstvenici iz Ekaterinburga omogućit će otkrivanje planeta veličine Zemlje, kao i analizu njihovog sastava - a time i mogućnosti razvoja nekakvog oblika života na njemu.


Umjetnički prikaz planeta koji kruži oko zvijezde Alpha Centauri B, člana trojnog zvjezdanog sustava - i zvijezde koja je nakon Sunca najbliža Zemlji. Alpha Centauri B je najsjajniji objekt na nebu naslikanih planeta, a drugo sjajno nebesko tijelo je zvijezda Alpha Centauri A. Naše Sunce se vidi kao svijetla točkica u gornjem desnom kutu. Slabašni signal postojanja ovog planeta otkrio je spektrograf HARPS instaliran na 3,6 - metarskom teleskopu Europskog svemirskog opservatorija La Sila u Čileu. Izvor: ESO / L. Kalsada (Čile)

Optičko vlakno tanka je nit od prozirnog materijala koja može provoditi svjetlost s jednog svog kraja na drugi. Optička vlakna danas se najviše koriste u komunikacijskim sustavima za najbrži mogući prijenos podataka (usporediv sa brzinom svjetlosti). Veliki dio Svjetske mreže, tj. Interneta, temelji se upravo na toj tehnologiji i u posljednje vrijeme ta tehnologija razvija se sve više.

Jedno od najznačajnijih otkrića u astronomiji u posljednjih nekoliko desetaka godina otkriće je tzv. egzoplaneta. To su planeti izvan Sunčevog sustava od kojih najbliži koje znamo kruže oko zvijezda udaljenih oko 10 svjetlosnih godina od Zemlje. Prvi takav planet otkriven je 1988., a znanstvenici su do danas pronašli oko još tisuću ekstrasolarnih planeta. Iako je hipoteza o njihovom postojanju iznesena još sredinom 19. stoljeća, bilo je potrebno više od sto godina da postane i službeno potvrđena.


Što su optička vlakna ?

Pronalazak takvih svemirskih tijela vrlo je složen zadatak. Glavni problem je to što klasični optički teleskopi, pa čak ni suvremeni radio-teleskopi, nisu pogodni za otkrivanje ekstrasolarnih planeta. Presnažno zračenje zvijezda onemogućava nam da registriramo svjetlost koja se odbija od planeta u njihovoj neposrednoj blizini.

Optička vlakna koja su razvili uralski znanstvenici jedinstvena su po svojim iznimnim optičkim svojstvima. Ona mogu izdvojiti svjetlost zvijezde a pojačati svjetlost koja dolazi od egzoplaneta.

Neizravnim načinima promatranja sada se uglavnom mogu otkriti samo egzoplaneti koji imaju masu sličnu Jupiteru ili Saturnu, dakle vrlo veliku. No znanstvenike mnogo više zanimaju egzoplaneti nalik Zemlji na kojima bi mogao postojati nekakav oblik života. Skromne dimenzije takvih tijela nisu jedina prepreka na putu do velikih otkrića. Za nastanak živih organizama na nekom planetu potrebni su posebni uvjeti, prvenstveno velike količine vode u tekućem stanju i atmosfera koja ima određeni sastav, gustoću i temperaturu. Precizno mjerenje svih tih parametara na planetima udaljenim desetke svjetlosnih godina danas izgleda gotovo nemoguće.

Razjašnjena tajna trećeg radijacijskog pojasa Zemlje
Međunarodni tim fizičara, na čelu s profesorom Jurijem Špricom s ruskog Skolkovskog instituta za znanost i tehnologiju (Skolteh), napravio je veliki korak u fundamentalnoj fizici rasvijetlivši tajnu podrijetla tzv. trećeg radijacijskog pojasa oko Zemlje, što je bila prvorazredna znanstvena tema u protekloj godini. U ekskluzivnom intervjuu za Ruski vjesnik profesor Špric objašnjava važnost ovog otkrića.

No velike su šanse da će se novim rješenjima znanstvenika iz Centra za tehnologije infracrvenih vlakana (CIVT) Uralskog federalnog sveučilišta (UrFU) prevladati sve dosadašnje poteškoće. U jednom od laboratorija CIVT-a UrFU koju vodi doktorica tehničkih znanosti Lia Žukova gotovo trideset godina radi se na razvoju novih vrsta optičkih vlakana pomoću kojih bi se spektar svjetlosti koja dolazi od egzoplaneta mogao proučavati mnogo preciznije. To bi u znatnoj mjeri olakšalo utvrđivanje sastava, temperature i gustoće zračnog omotača planeta, odnosno prisutnost vodene pare na njemu.

Optička vlakna koja su razvili uralski znanstvenici jedinstvena su po svojim iznimnim optičkim svojstvima. Ona mogu izdvojiti svjetlost zvijezde a svjetlost koja dolazi od egzoplaneta pojačati. Na taj način se pomoću teleskopa koji u svojstvu filtera imaju naša optička vlakna mogu vidjeti planeti slične Zemlji, ističe profesor Aleksandar Korsakov, jedan od tvoraca novih optičkih vlakana. Optička vlakna stekla su posebna svojstva uvođenjem metalnih spojeva s halogenima - klorom, bromom i jodom - u njihov sastav. Kristali halogenida razvijeni u laboratoriju Lije Žukove predstavljaju osnovu novog tipa optičkih vlakana.

Važnost novih vrsta optičkih vlakana ne svodi se samo na potragu za egzoplanetima. Optička vlakna pronaći će svoje mjesto i u rješavanju mnogih drugih zadataka na Zemlji, kada primjerice sastav neke tvari treba odrediti na temelju spektra svjetlosti koju propušta ili odbija, u kemijskoj, industriji nafte i plina, ili u industriji hrane.