Um estudante de doutorado em Sydney realizou o que parece ser um projeto de química caseira muito elaborado: produzir poeira cósmica do zero, recriando um pequeno pedaço do universo dentro de uma garrafa de laboratório. O experimento oferece novas pistas sobre como alguns dos ingredientes químicos associados à vida poderiam ter se desenvolvido antes mesmo da Terra se formar.

Linda Losurdo, candidata a doutorado em física de materiais e plasma na Universidade de Sydney, combinou nitrogênio, dióxido de carbono e acetileno para simular as condições energéticas encontradas perto de estrelas e remanescentes de supernovas. Em seguida, ela expôs os gases a uma poderosa carga elétrica. O processo criou poeira rica em carbono, semelhante ao material que flutua pelo espaço interestelar e é preservado dentro de cometas, asteroides e meteoritos. As descobertas foram publicadas no The Astrophysical Journal da American Astronomical Society.

A poeira de laboratório contém combinações complexas de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio – conhecidas coletivamente como moléculas CHON – encontradas em muitas substâncias orgânicas consideradas importantes para a vida. "Não precisamos mais esperar que um asteroide ou cometa venha à Terra para entender suas histórias", disse a Sra. Losurdo. "Você pode construir ambientes análogos em laboratório e fazer engenharia reversa de sua estrutura usando as impressões digitais infravermelhas." Ela acrescentou: "É como se tivéssemos recriado um pouco do Universo em uma garrafa em nosso laboratório."

No espaço, a poeira cósmica se desenvolve sob condições extremas, onde as moléculas são repetidamente atingidas por íons e elétrons, desencadeando reações químicas que criam materiais cada vez mais complexos. Os astrônomos identificam diferentes tipos de poeira cósmica estudando a luz infravermelha que emitem – impressões digitais moleculares que revelam a estrutura química. As amostras de laboratório de Losurdo produziram as mesmas assinaturas infravermelhas distintivas vistas no espaço, indicando que o experimento reproduz de perto os processos cósmicos reais.

Como a vida começou na Terra continua sendo uma das maiores perguntas não respondidas da ciência. Os pesquisadores investigam se as primeiras moléculas orgânicas se formaram no jovem planeta, chegaram a bordo de cometas e meteoritos, foram entregues enquanto o sistema solar ainda estava se formando ou resultaram de uma combinação. De cerca de 4,56 bilhões a 3,5 bilhões de anos atrás, meteoritos, micrometeoritos e partículas de poeira interplanetária atingiram repetidamente a Terra, carregando enormes quantidades de material orgânico. No entanto, onde esse material se formou originalmente e quais processos o criaram ainda são incertos.

"Acredita-se que o carbono e o hidrogênio ligados covalentemente em material de cometas e asteroides se formaram nos envelopes externos das estrelas, em eventos de alta energia como supernovas e em ambientes interestelares", disse a Sra. Losurdo. "O que estamos tentando entender são as vias químicas específicas e as condições que incorporam todos os elementos CHON nas estruturas orgânicas complexas que vemos na poeira cósmica e nos meteoritos."

Losurdo conduziu o experimento com seu supervisor, Professor David McKenzie. Eles primeiro usaram uma bomba de vácuo para remover o ar dos tubos de vidro, produzindo um vazio quase espacial. Em seguida, encheram os tubos com nitrogênio, dióxido de carbono e acetileno. Por aproximadamente uma hora, a mistura gasosa foi submetida a um potencial elétrico de cerca de 10.000 volts, criando um plasma de descarga incandescente. A energia intensa dividiu as moléculas originais, e seus componentes se recombinaram em estruturas químicas maiores e mais complexas. O material recém-formado depositou-se em chips de silício dentro dos tubos, deixando uma fina camada de poeira – em algumas amostras, parecendo fragmentos cintilantes de material cósmico.

McKenzie disse que produzir essa poeira na Terra dá aos cientistas acesso a condições que não podem ser facilmente examinadas diretamente no espaço. "Ao fazer poeira cósmica em laboratório, podemos explorar a intensidade dos impactos de íons e as temperaturas envolvidas quando a poeira se forma no espaço", disse ele. "Isso é importante se você quiser entender os ambientes dentro das nuvens de poeira cósmica, onde"