في السحب المظلمة بين النجمية، حيث تولد النجوم الجديدة، تبدأ الكيمياء بجسيم صغير للغاية — أيون ثلاثي الهيدروجين (H₃⁺). هذا الأيون، المكوّن من ثلاثة بروتونات وإلكترونين، يصطدم بذرات أخرى ويطلق سلسلة من التفاعلات التي تبني جزيئات متزايدة التعقيد. لفترة طويلة، كان يُعتقد أن التفاعل الرئيسي لتكوينه — اصطدام الأيون الجزيئي H₂⁺ بجزيء H₂ — يحدث فقط في الطور الغازي. ولم يتحقق أحد مما إذا كان يمكن أن يحدث مباشرة على سطح حبيبات الغبار الكوني.
أخذت مجموعة من الباحثين جسيمات نانوية من السيليكا مغطاة بـالماء وقصفوها بنبضات أشعة إكس قوية بطاقة 1,88 كيلو إلكترون فولت. واستخدموا في الوقت نفسه ثلاث طرق: تصوير سرعات الأيونات، والتحليل الطيفي لزمن طيران الإلكترونات، والتصوير الحيودي للجسيمات المفردة. وبفضل ذلك، أمكن رؤية الكيمياء على كل حبيبة على حدة. واتضح أن نبضة أشعة إكس تولّد على السطح مجالًا كهربائيًا هائل القوة — من رتبة فولت لكل نانومتر. للمقارنة: لو عمل هذا المجال على مسافة ملليمتر، لبلغ فرق الجهد مليون فولت.
باستخدام الحسابات الكمية، تتبع العلماء المسار الكامل لنقل الشحنة. وتبين أن الآلية مألوفة بشكل مدهش: إنها تكرر تمامًا انحناء نطاقات الطاقة في الأقطاب الضوئية لأشباه الموصلات. وهكذا، اجتمعت كيمياء الفضاء على حبيبات الغبار والتحفيز الأرضي على الأسطح في صورة واحدة. الآن أصبح واضحًا أن المجال القريب من السطح هو قائد عالمي يتحكم في ولادة الجزيئات الأولى سواء في الوسط بين النجمي أو في مختبراتنا.
أيون H₃⁺ هو الجسيم الجزيئي الأكثر وفرة في الكون بعد H₂، لكنه على الأرض في الظروف الطبيعية لا يوجد تقريبًا بسبب نشاطه الكيميائي العالي.
في رواية كارل ساجان «الاتصال»، تبدأ الإشارة الفضائية بالأعداد الأولية، لكن في الواقع، قد تكون أول «تحية» من عوالم بعيدة هي الخطوط الطيفية لـH₃⁺ في أغلفة الكواكب الخارجية.