Un estudiante de doctorado en Sídney ha logrado lo que suena como un proyecto de química casera muy elaborado: producir polvo cósmico desde cero recreando un pequeño pedazo del universo dentro de una botella de laboratorio. El experimento ofrece nuevas pistas sobre cómo algunos de los ingredientes químicos asociados con la vida podrían haberse desarrollado antes de que la Tierra siquiera se formara.

Linda Losurdo, candidata a doctorado en materiales y física de plasmas en la Universidad de Sídney, combinó nitrógeno, dióxido de carbono y acetileno para simular las condiciones energéticas que se encuentran cerca de estrellas y remanentes de supernovas. Luego expuso los gases a una poderosa carga eléctrica. El proceso creó polvo rico en carbono similar al material que flota en el espacio interestelar y se conserva dentro de cometas, asteroides y meteoritos. Los hallazgos fueron publicados en The Astrophysical Journal de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

El polvo de laboratorio contiene combinaciones complejas de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno —conocidas colectivamente como moléculas CHON— que se encuentran en muchas sustancias orgánicas consideradas importantes para la vida. "Ya no tenemos que esperar a que un asteroide o cometa llegue a la Tierra para entender sus historias", dijo Losurdo. "Se pueden construir entornos análogos en el laboratorio y aplicar ingeniería inversa a su estructura utilizando las huellas dactilares infrarrojas". Añadió: "Es como si hubiéramos recreado un pequeño pedazo del Universo en una botella en nuestro laboratorio".

En el espacio, el polvo cósmico se desarrolla bajo condiciones extremas donde las moléculas son golpeadas repetidamente por iones y electrones, desencadenando reacciones químicas que crean materiales cada vez más complejos. Los astrónomos identifican diferentes tipos de polvo cósmico estudiando la luz infrarroja que emiten —huellas dactilares moleculares que revelan la estructura química. Las muestras de laboratorio de Losurdo produjeron las mismas firmas infrarrojas distintivas que se ven en el espacio, indicando que el experimento reproduce fielmente procesos cósmicos reales.

Cómo comenzó la vida en la Tierra sigue siendo una de las preguntas más grandes sin respuesta de la ciencia. Los investigadores investigan si las primeras moléculas orgánicas se formaron en el joven planeta, llegaron a bordo de cometas y meteoritos, fueron entregadas mientras el sistema solar aún se estaba formando, o resultaron de una combinación. Desde hace unos 4.560 millones hasta 3.500 millones de años, meteoritos, micrometeoritos y partículas de polvo interplanetario golpearon repetidamente la Tierra, transportando enormes cantidades de material orgánico. Sin embargo, dónde se formó originalmente ese material y qué procesos lo crearon aún son inciertos.

"Se cree que el carbono e hidrógeno unidos covalentemente en material de cometas y asteroides se formaron en las envolturas exteriores de las estrellas, en eventos de alta energía como supernovas y en entornos interestelares", dijo Losurdo. "Lo que estamos tratando de entender son las vías químicas específicas y las condiciones que incorporan todos los elementos CHON en las estructuras orgánicas complejas que vemos en el polvo cósmico y los meteoritos".

Losurdo realizó el experimento con su supervisor, el profesor David McKenzie. Primero usaron una bomba de vacío para eliminar el aire de los tubos de vidrio, produciendo un vacío casi espacial. Luego llenaron los tubos con nitrógeno, dióxido de carbono y acetileno. Durante aproximadamente una hora, la mezcla de gases fue sometida a un potencial eléctrico de alrededor de 10,000 voltios, creando un plasma de descarga luminiscente. La intensa energía dividió las moléculas originales, y sus componentes se recombinaron en estructuras químicas más grandes y complejas. El material recién formado se depositó en chips de silicio dentro de los tubos, dejando una fina capa de polvo —en algunas muestras parecía fragmentos brillantes de material cósmico.

McKenzie dijo que producir este polvo en la Tierra da a los científicos acceso a condiciones que no pueden examinarse fácilmente directamente en el espacio. "Al fabricar polvo cósmico en el laboratorio, podemos explorar la intensidad de los impactos de iones y las temperaturas involucradas cuando el polvo se forma en el espacio", dijo. "Eso es importante si quieres entender los entornos dentro de las nubes de polvo cósmico, donde"