Un dottorando a Sydney ha realizzato quello che sembra un elaborato progetto di chimica domestica: produrre polvere cosmica da zero ricreando un piccolo pezzo di universo all'interno di una bottiglia da laboratorio. L'esperimento offre nuovi indizi su come alcuni degli ingredienti chimici associati alla vita potrebbero essersi sviluppati prima ancora che la Terra si formasse.

Linda Losurdo, dottoranda in fisica dei materiali e dei plasmi all'Università di Sydney, ha combinato azoto, anidride carbonica e acetilene per simulare le condizioni energetiche vicine a stelle e resti di supernova. Ha poi esposto i gas a una potente carica elettrica. Il processo ha creato polvere ricca di carbonio simile al materiale che fluttua nello spazio interstellare e si conserva all'interno di comete, asteroidi e meteoriti. I risultati sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal dell'American Astronomical Society.

La polvere da laboratorio contiene complesse combinazioni di carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto - collettivamente noti come molecole CHON - presenti in molte sostanze organiche considerate importanti per la vita. "Non dobbiamo più aspettare che un asteroide o una cometa arrivino sulla Terra per comprendere la loro storia", ha detto la Losurdo. "Si possono costruire ambienti analoghi in laboratorio e decodificare la loro struttura usando le impronte infrarosse". Ha aggiunto: "È come se avessimo ricreato un po' di universo in una bottiglia nel nostro laboratorio".

Nello spazio, la polvere cosmica si sviluppa in condizioni estreme dove le molecole vengono ripetutamente colpite da ioni ed elettroni, innescando reazioni chimiche che creano materiali sempre più complessi. Gli astronomi identificano diversi tipi di polvere cosmica studiando la luce infrarossa che emettono - impronte molecolari che rivelano la struttura chimica. I campioni di laboratorio della Losurdo hanno prodotto le stesse caratteristiche firme infrarosse osservate nello spazio, indicando che l'esperimento riproduce fedelmente i processi cosmici reali.

Come sia iniziata la vita sulla Terra rimane una delle più grandi domande senza risposta della scienza. I ricercatori indagano se le prime molecole organiche si siano formate sul giovane pianeta, siano arrivate a bordo di comete e meteoriti, siano state consegnate mentre il sistema solare stava ancora prendendo forma, o siano il risultato di una combinazione. Da circa 4,56 miliardi a 3,5 miliardi di anni fa, meteoriti, micrometeoriti e particelle di polvere interplanetaria hanno colpito ripetutamente la Terra, trasportando enormi quantità di materiale organico. Tuttavia, dove quel materiale si sia formato originariamente e quali processi lo abbiano creato sono ancora incerti.

"Si ritiene che il carbonio e l'idrogeno legati covalentemente nei materiali di comete e asteroidi si siano formati negli involucri esterni delle stelle, in eventi ad alta energia come le supernove e in ambienti interstellari", ha detto la Losurdo. "Quello che stiamo cercando di capire sono i percorsi chimici specifici e le condizioni che incorporano tutti gli elementi CHON nelle strutture organiche complesse che vediamo nella polvere cosmica e nei meteoriti".

La Losurdo ha condotto l'esperimento con il suo supervisore, il professor David McKenzie. Hanno prima usato una pompa a vuoto per rimuovere l'aria dai tubi di vetro, producendo un vuoto quasi spaziale. Poi hanno riempito i tubi con azoto, anidride carbonica e acetilene. Per circa un'ora, la miscela di gas è stata sottoposta a un potenziale elettrico di circa 10.000 volt, creando un plasma a scarica luminosa. L'energia intensa ha spezzato le molecole originali, e i loro componenti si sono ricombinati in strutture chimiche più grandi e complesse. Il materiale appena formato si è depositato su chip di silicio all'interno dei tubi, lasciando un sottile strato di polvere - in alcuni campioni simile a frammenti scintillanti di materiale cosmico.

McKenzie ha detto che produrre questa polvere sulla Terra dà agli scienziati accesso a condizioni che non possono essere facilmente esaminate direttamente nello spazio. "Producendo polvere cosmica in laboratorio, possiamo esplorare l'intensità degli impatti ionici e le temperature coinvolte quando la polvere si forma nello spazio", ha detto. "Questo è importante se si vogliono comprendere gli ambienti all'interno delle nubi di polvere cosmica, dove"