Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten von Spektrum der Wissenschaft frei zugänglich.

Quantenchemie: Dreiatomiger Wasserstoff in interstellaren Wolken und auf der Erde

Im Weltall bildet das Molekül H3+ den Ausgangspunkt vielfältiger chemischer Reaktionen. Doch auf der Erde ist dreiatomiger Wasserstoff ein Exot, der sich nur mit raffinierten Tricks im Labor fabrizieren lässt. Seine Eigenschaften werden erst allmählich in allen Details entschlüsselt.
Molekulare Wolke

Wasserstoff ist das bei Weitem häufigste Element im Universum, gefolgt von Helium, Sauerstoff und Kohlenstoff. Deshalb beginnt die Chemie des Kosmos mit der Bildung von Wasserstoffmolekülen. Sie sammeln sich in interstellaren Molekülwolken, den chemischen Kinderstuben für Sterne und Planeten. Woher wissen wir das? Mit irdi­schen und satellitengestützten Ob­servatorien erschließen Astronomen die Zusammensetzung der interstellaren Materie aus der Intensität und Wellenlänge der ausgesandten Strahlung. Das Spektrum vieler Atome und Moleküle ist so gut bekannt, dass es sie verrät wie ein Fingerabdruck. Die zum Teil kompliziert gebauten Moleküle in inter­­stellaren Wolken machen sich im Strah­lungsspektrum durch ihre Schwin­­­gun­gen und Rotationen bemerkbar.

Molekülwolken arbeiten als chemische Fabriken, obwohl sie zu den kältesten Orten im Universum gehören und um viele Größenordnungen weniger dicht sind als die Erdatmosphäre. Unter solchen Bedingungen können Reaktionsketten nur in Gang kommen, wenn die kosmische Strahlung – oder die Strahlung naher Sterne – zunächst einige der üblichen zweiatomigen Wasserstoffmoleküle H2 ionisiert, indem sie ein Elektron abtrennt. In einer ersten Reaktion verwandelt sich dann das ionisierte Molekül H2+ in das dreiatomige Wasserstoffion H3+ – den Hauptakteur der nachfolgenden Reaktionsketten. Dessen spektroskopischer Fingerabdruck konnten vor Kurzem mehrere Teams aus experimentellen und theoretischen Physikern mit bisher unerreichter Genauigkeit identifizieren…

Juli 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Juli 2012

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!