UZAYIN KAYIP KÜKÜRDÜ TOZA YAPIŞMIŞ OLABİLİR

Evrendeki kükürdü sayın; her 100.000 hidrojen atomuna yaklaşık 1,2 kükürt atomu düştüğünü görürsünüz. Oysa yıldızların soğuk, yoğun yuvaları olan moleküler bulutlarda, teleskopların algıladığı kükürt içeren moleküllerin toplamı bu bütçenin %5’inden azını oluşturur. Bu eski bilmeceye “kayıp kükürt” problemi denir.

Astrokimyacıların çoğu geri kalanın toz taneleri üzerinde katı hâlde kilitli olduğundan şüpheleniyor. Adaylar arasında demir ve magnezyum sülfürler — göktaşlarında ve Ryugu ile Bennu asteroitlerinden getirilen örneklerde bulunan —, tuzlar ya da uzaktan görülmesi neredeyse imkânsız olan S₈ gibi saf kükürt biçimleri var. Ders kitabındaki yol, yani kükürdün taneler üzerinde hidrojen sülfüre dönüşmesi, gözlemlerle çelişiyor: katı hidrojen sülfür kıt. Hesaplamalar, kükürt atomlarının silikat toza güçlü biçimde bağlanması gerektiğini öngörüyordu. Kimse bunu laboratuvarda gerçekçi, minicik miktarlarla kontrol etmemişti.

Soğuk toz üzerindeki tekil atomları izlemek

Hokkaido Üniversitesi’nden Ni-En Sie ve arkadaşları, Hiroşima Üniversitesi, Madrid’deki CSIC ve RIKEN’deki ortaklarıyla birlikte, yüzeyi 10 kelvine soğutulmuş ultra yüksek vakumlu bir odada çalıştı. Yüzey, yıldızlararası tozun yerini tutan 500 nanometrelik amorf magnezyum silikat filmiyle kaplanmıştı; bazen üzeri bir su buzu katmanıyla örtülüydü.

Çok küçük bir miktar hidrojen sülfür — tek bir moleküler katmanın yüzde dörtte biri (%0,25) — biriktirdiler ve onu bir morötesi lazerle parçalayarak çıplak kükürt atomları bıraktılar. Ardından asıl araç devreye girdi: bir lazer darbesi atomları yüzeyden nazikçe koparıyor, ikinci bir darbe yalnızca kükürdü iyonlaştırıyor; böylece ekip yüzeydeki kükürt atomlarını doğrudan, oldukları gibi sayabiliyor. Daha önceki deneyler bunu yapamıyordu.

Gitmeyi reddeden atomlar

Her örnek, su buzunun tamamen buharlaştığı 180 kelvine ısıtıldı ve kalan atomlar sayıldı.

• Çıplak silikat üzerinde kükürt atomlarının yarısı kaldı (oran 0,50 ± 0,13). Sinyalleri daha sonra oda sıcaklığına kadar tekrarlanan ısıtmalar boyunca sabit kaldı: kükürt silikatın üzerinde yalnızca durmuyor, ona kimyasal olarak bağlı.
• Yüzey ısındıkça bazı atomlar birleşerek S₂ molekülleri oluşturdu — bir avuç atomdan bile olsa silikat üzerinde kükürt kümelerinin oluştuğuna dair ilk deneysel kanıt.
• Kükürt kendi başına pek buharlaşmıyor; kaybedilen kısım çoğunlukla buz süblimleşirken suyla birlikte ayrılıyor.
• Buzun üstüne bırakılan atomlar 150 kelvine gelindiğinde yüzey sinyalinden kayboldu, ardından su ayrılırken 160 kelvinde yeniden belirdi: buzu kazıyarak alttaki silikata tutunmuşlardı.

Solda: buzla kaplı silikat üzerindeki kükürt atomları 150 K civarında yüzey sinyalinden kayboluyor, sonra buz ayrılırken 160 K’de geri dönüyor. Sağda: morötesi ışınlanmış bir örnek ısıtılırken salınan gazlar. — Şekil 6, Sie ve ark. (2026), arXiv:2609.37663.

Kuantum kimyası hesaplamaları, bir silikat tanesinin magnezyum bölgesindeki tek bir kükürt atomu için yaklaşık 9.700 kelvin bağlanma enerjisi veriyor ve bu kükürdün tane üzerinde hidrojen sülfüre dönüşmesinin elverişsiz olduğunu düşündürüyor.

Gizli bir rezervuar ve bir test

Ekip daha sonra bu sonuçları, seyrek bir bulutun yoğun bir buluta dönüştüğü bir modele yerleştirdi. Kükürt iyonları birkaç yüz yıl içinde nötrleşiyor ve tanelere yapışıyor. Buz taneleri örtmeden önce tüm kükürdün %10 ila 20’si onlara kimyasal olarak bağlanıyor — tanelerde kilitli kükürt için daha önce hesaba katılandan iki ila dört kat fazla. Bir kez bağlandığında, buz gittikten sonra bile görünmez kalıyor.

Model tüm tanelerin silikat olduğunu varsayıyor ve sayıları iyi bilinmeyen yüzey özelliklerine bağlı. Ama test edilebilir bir öngörüde bulunuyor: şok dalgalarının tozu yeterince güçlü ısıttığı yerlerde bu gizli kükürt serbest kalmalı — yazarlar bunun James Webb Uzay Teleskobu ile aranmasını öneriyor.