Un doctorant à Sydney a réalisé ce qui ressemble à un projet de chimie domestique très élaboré : produire de la poussière cosmique à partir de rien en recréant un petit morceau d'univers dans une bouteille de laboratoire. L'expérience offre de nouveaux indices sur la façon dont certains des ingrédients chimiques associés à la vie ont pu se développer avant même la formation de la Terre.

Linda Losurdo, doctorante en physique des matériaux et des plasmas à l'Université de Sydney, a combiné de l'azote, du dioxyde de carbone et de l'acétylène pour simuler les conditions énergétiques que l'on trouve près des étoiles et des restes de supernova. Elle a ensuite exposé les gaz à une puissante charge électrique. Le processus a créé une poussière riche en carbone ressemblant à la matière qui flotte dans l'espace interstellaire et est préservée dans les comètes, les astéroïdes et les météorites. Les résultats ont été publiés dans The Astrophysical Journal de l'American Astronomical Society.

La poussière de laboratoire contient des combinaisons complexes de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote - collectivement connues sous le nom de molécules CHON - que l'on trouve dans de nombreuses substances organiques considérées comme importantes pour la vie. « Nous n'avons plus besoin d'attendre qu'un astéroïde ou une comète vienne sur Terre pour comprendre leur histoire », a déclaré Mme Losurdo. « Vous pouvez construire des environnements analogues en laboratoire et rétro-concevoir leur structure à l'aide des empreintes infrarouges. » Elle a ajouté : « C'est comme si nous avions recréé un petit bout d'Univers dans une bouteille dans notre laboratoire. »

Dans l'espace, la poussière cosmique se développe dans des conditions extrêmes où les molécules sont frappées à plusieurs reprises par des ions et des électrons, déclenchant des réactions chimiques qui créent des matériaux de plus en plus complexes. Les astronomes identifient différents types de poussière cosmique en étudiant la lumière infrarouge qu'ils émettent - des empreintes moléculaires qui révèlent la structure chimique. Les échantillons de laboratoire de Losurdo ont produit les mêmes signatures infrarouges distinctives observées dans l'espace, indiquant que l'expérience reproduit fidèlement les processus cosmiques réels.

Comment la vie a commencé sur Terre reste l'une des plus grandes questions sans réponse de la science. Les chercheurs étudient si les premières molécules organiques se sont formées sur la jeune planète, sont arrivées à bord de comètes et de météorites, ont été livrées alors que le système solaire était encore en formation, ou résultent d'une combinaison. D'il y a environ 4,56 milliards à 3,5 milliards d'années, des météorites, des micrométéorites et des particules de poussière interplanétaires ont frappé la Terre à plusieurs reprises, transportant d'énormes quantités de matière organique. Cependant, l'origine de cette matière et les processus qui l'ont créée restent incertains.

« On pense que le carbone et l'hydrogène liés de manière covalente dans les comètes et les astéroïdes se sont formés dans les enveloppes externes des étoiles, dans des événements à haute énergie comme les supernovae, et dans les environnements interstellaires », a déclaré Mme Losurdo. « Ce que nous essayons de comprendre, ce sont les voies chimiques spécifiques et les conditions qui intègrent tous les éléments CHON dans les structures organiques complexes que nous voyons dans la poussière cosmique et les météorites. »

Losurdo a mené l'expérience avec son superviseur, le professeur David McKenzie. Ils ont d'abord utilisé une pompe à vide pour retirer l'air des tubes en verre, produisant un vide quasi spatial. Ils ont ensuite rempli les tubes d'azote, de dioxyde de carbone et d'acétylène. Pendant environ une heure, le mélange gazeux a été soumis à un potentiel électrique d'environ 10 000 volts, créant un plasma de décharge luminescente. L'énergie intense a divisé les molécules originales, et leurs composants se sont recombinés en structures chimiques plus grandes et plus complexes. La matière nouvellement formée s'est déposée sur des puces en silicium à l'intérieur des tubes, laissant un mince revêtement de poussière - dans certains échantillons ressemblant à des fragments scintillants de matière cosmique.

McKenzie a déclaré que la production de cette poussière sur Terre donne aux scientifiques accès à des conditions qui ne peuvent pas être facilement examinées directement dans l'espace. « En fabriquant de la poussière cosmique en laboratoire, nous pouvons explorer l'intensité des impacts ioniques et les températures impliquées lorsque la poussière se forme dans l'espace », a-t-il déclaré. « C'est important si vous voulez comprendre les environnements à l'intérieur des nuages de poussière cosmique, où »