خلا کا گمشدہ گندھک شاید گرد سے چپکا ہوا ہے

کائنات میں گندھک گنیں تو ہائیڈروجن کے ہر 100,000 ایٹموں کے مقابلے تقریباً 1.2 ایٹم ملتے ہیں۔ پھر بھی سالماتی بادلوں (molecular clouds) میں، جو ستاروں کی ٹھنڈی اور گھنی نرسریاں ہیں، دوربینوں سے نظر آنے والے گندھک والے سالمات مل کر اس بجٹ کے 5% سے بھی کم بنتے ہیں۔ اس پرانی پہیلی کو “گمشدہ گندھک” کا مسئلہ کہتے ہیں۔

زیادہ تر فلکی کیمیا دان سمجھتے ہیں کہ باقی گندھک گرد کے ذرات پر ٹھوس شکل میں بند ہے۔ امیدواروں میں لوہے اور میگنیشیم کے سلفائیڈ شامل ہیں — جو شہابیوں میں اور سیارچوں ریوگو اور بینو سے لائے گئے نمونوں میں ملے ہیں — نمکیات، یا S₈ جیسی خالص گندھک کی شکلیں، جنہیں دور سے دیکھنا تقریباً ناممکن ہے۔ درسی کتابوں والا راستہ، یعنی ذرات پر گندھک کا ہائیڈروجن سلفائیڈ میں بدلنا، مشاہدات سے ٹکراتا ہے: ٹھوس ہائیڈروجن سلفائیڈ کم یاب ہے۔ حسابات نے پیش گوئی کی تھی کہ گندھک کے ایٹم سلیکیٹ گرد سے مضبوطی سے جڑنے چاہییں۔ کسی نے تجربہ گاہ میں حقیقت پسندانہ، ننھی مقداروں پر اس کی جانچ نہیں کی تھی۔

ٹھنڈی گرد پر اکیلے ایٹموں کا مشاہدہ

ہوکائیڈو یونیورسٹی کے نی-این سیئے اور ان کے ساتھیوں نے، ہیروشیما یونیورسٹی، میڈرڈ کے CSIC اور RIKEN کے شراکت داروں کے ساتھ، ایک انتہائی بلند خلا والے خانے میں کام کیا جس کی سطح 10 کیلون تک ٹھنڈی کی گئی تھی۔ سطح پر بے ترتیب (amorphous) میگنیشیم سلیکیٹ کی 500 نینومیٹر کی پرت چڑھائی گئی تھی، جو بین النجمی گرد کا متبادل ہے، اور کبھی اس پر آبی برف کی ایک تہہ ہوتی تھی۔

انہوں نے ہائیڈروجن سلفائیڈ کی ایک نہایت معمولی مقدار جمائی — ایک سالماتی تہہ کا ایک چوتھائی فیصد — اور الٹرا وائلٹ لیزر سے اسے توڑ کر گندھک کے کھلے ایٹم چھوڑ دیے۔ پھر آیا کلیدی آلہ: ایک لیزر پلس نرمی سے ایٹموں کو سطح سے اکھاڑتی ہے، اور دوسری صرف گندھک کو آئن بناتی ہے، تاکہ ٹیم سطح پر موجود گندھک کے ایٹموں کو براہِ راست گن سکے، جیسے وہ ہیں۔ پچھلے تجربات ایسا نہیں کر سکتے تھے۔

وہ ایٹم جو جانے سے انکاری ہیں

ہر نمونے کو 180 کیلون تک گرم کیا گیا، جس وقت تک ساری آبی برف بخارات بن کر اڑ چکی ہوتی ہے، اور باقی ایٹم گنے گئے۔

• کھلی سلیکیٹ پر گندھک کے آدھے ایٹم باقی رہے (تناسب 0.50 ± 0.13)۔ اس کے بعد کمرے کے درجۂ حرارت تک بار بار گرم کرنے پر بھی ان کا سگنل یکساں رہا: گندھک سلیکیٹ پر محض پڑا نہیں بلکہ اس سے کیمیائی طور پر جڑا ہوا ہے۔
• سطح گرم ہونے پر کچھ ایٹم مل کر S₂ سالمات بن گئے — اس بات کا پہلا تجرباتی ثبوت کہ مٹھی بھر ایٹموں سے بھی سلیکیٹ پر گندھک کے گچھے بنتے ہیں۔
• گندھک خود بمشکل بخارات بنتا ہے؛ جو ضائع ہوتا ہے وہ زیادہ تر برف کے تصعید (sublimation) کے وقت پانی کے ساتھ نکل جاتا ہے۔
• برف کے اوپر جمائے گئے ایٹم 150 کیلون پر سطح کے سگنل سے غائب ہو گئے، پھر پانی نکلنے پر 160 کیلون پر دوبارہ نمودار ہوئے: انہوں نے برف میں سے کھود کر راستہ بنایا تھا اور نیچے کی سلیکیٹ سے چمٹ گئے تھے۔

بائیں: برف سے ڈھکی سلیکیٹ پر گندھک کے ایٹم تقریباً 150 K پر سطح کے سگنل سے غائب ہوتے ہیں، پھر برف نکلنے پر 160 K پر واپس آ جاتے ہیں۔ دائیں: الٹرا وائلٹ شعاع زدہ نمونے کو گرم کرتے وقت خارج ہونے والی گیسیں۔ — شکل 6، سیئے وغیرہ (2026)، arXiv:2609.37663۔

کوانٹم کیمیا کے حسابات سلیکیٹ ذرے کے میگنیشیم مقام پر گندھک کے ایک ایٹم کے لیے تقریباً 9,700 کیلون کی بندشی توانائی بتاتے ہیں، اور ظاہر کرتے ہیں کہ ذرے پر اس گندھک کا ہائیڈروجن سلفائیڈ میں بدلنا ناموافق ہے۔

ایک چھپا ذخیرہ، اور ایک امتحان

پھر ٹیم نے یہ نتائج ایک ایسے ماڈل میں ڈالے جس میں ایک ہلکا بادل گھنے بادل میں بدلتا ہے۔ گندھک کے آئن چند سو برسوں میں بے بار ہو کر ذرات سے چپک جاتے ہیں۔ برف کے ذرات کو ڈھانپنے سے پہلے تمام گندھک کا 10 سے 20% ان سے کیمیائی طور پر جڑ جاتا ہے — ذرات میں بند گندھک کی اس مقدار سے دو سے چار گنا زیادہ جس کا پہلے حساب لگایا جاتا تھا۔ ایک بار جڑ جانے کے بعد یہ برف ختم ہونے پر بھی اوجھل رہتا ہے۔

ماڈل فرض کرتا ہے کہ تمام ذرات سلیکیٹ کے ہیں، اور اس کے اعداد کم معلوم سطحی خصوصیات پر منحصر ہیں۔ مگر یہ ایک قابلِ جانچ پیش گوئی کرتا ہے: جہاں صدماتی لہریں گرد کو کافی زیادہ گرم کریں، وہاں یہ چھپا گندھک خارج ہونا چاہیے — جسے مصنفین جیمز ویب خلائی دوربین سے تلاش کرنے کی تجویز دیتے ہیں۔