Un student doctorand din Sydney a reușit ceea ce sună ca un proiect de chimie casnică foarte elaborat: producerea prafului cosmic de la zero prin recrearea unei mici părți a universului într-o sticlă de laborator. Experimentul oferă noi indicii despre cum s-au dezvoltat unele dintre ingredientele chimice asociate vieții înainte ca Pământul să se formeze.

Linda Losurdo, candidată la doctorat în fizica materialelor și plasmei la Universitatea din Sydney, a combinat azot, dioxid de carbon și acetilenă pentru a simula condițiile energetice găsite în apropierea stelelor și a rămășițelor de supernove. Apoi a expus gazele la o sarcină electrică puternică. Procesul a creat praf bogat în carbon, asemănător materialului care plutește prin spațiul interstelar și este păstrat în comete, asteroizi și meteoriți. Rezultatele au fost publicate în The Astrophysical Journal al Societății Americane de Astronomie.

Praful de laborator conține combinații complexe de carbon, hidrogen, oxigen și azot - cunoscute colectiv sub numele de molecule CHON - găsite în multe substanțe organice considerate importante pentru viață. „Nu mai trebuie să așteptăm ca un asteroid sau o cometă să vină pe Pământ pentru a le înțelege istoria”, a spus Losurdo. „Poți construi medii analogice în laborator și să le reconstruiești structura folosind amprentele infraroșii.” A adăugat: „Este ca și cum am recreat un pic de Univers într-o sticlă în laboratorul nostru.”

În spațiu, praful cosmic se dezvoltă în condiții extreme în care moleculele sunt lovite în mod repetat de ioni și electroni, declanșând reacții chimice care creează materiale din ce în ce mai complexe. Astronomii identifică diferite tipuri de praf cosmic studiind lumina infraroșie pe care o emit - amprente moleculare care dezvăluie structura chimică. Probele de laborator ale Losurdo au produs aceleași semnături infraroșii distinctive observate în spațiu, indicând că experimentul reproduce îndeaproape procesele cosmice reale.

Cum a început viața pe Pământ rămâne una dintre cele mai mari întrebări nerezolvate ale științei. Cercetătorii investighează dacă primele molecule organice s-au format pe tânăra planetă, au sosit la bordul cometelor și meteoriților, au fost livrate în timp ce sistemul solar se forma încă sau au rezultat dintr-o combinație. De acum aproximativ 4,56 miliarde până la 3,5 miliarde de ani, meteoriții, micrometeoriții și particulele de praf interplanetar au lovit în mod repetat Pământul, transportând cantități enorme de material organic. Cu toate acestea, unde s-a format inițial acel material și ce procese l-au creat sunt încă incerte.

„Carbonul și hidrogenul legate covalent în materialul cometelor și asteroizilor se crede că s-au format în învelișurile exterioare ale stelelor, în evenimente de înaltă energie precum supernovele și în medii interstelare”, a spus Losurdo. „Ceea ce încercăm să înțelegem sunt căile chimice specifice și condițiile care încorporează toate elementele CHON în structurile organice complexe pe care le vedem în praful cosmic și meteoriți.”

Losurdo a efectuat experimentul cu supervizorul ei, profesorul David McKenzie. Au folosit mai întâi o pompă de vid pentru a elimina aerul din tuburile de sticlă, producând un vid aproape spațial. Apoi au umplut tuburile cu azot, dioxid de carbon și acetilenă. Timp de aproximativ o oră, amestecul de gaze a fost supus unui potențial electric de aproximativ 10.000 de volți, creând o plasmă cu descărcare luminoasă. Energia intensă a despărțit moleculele originale, iar componentele lor s-au recombina în structuri chimice mai mari și mai complicate. Materialul nou format s-a depus pe cipuri de siliciu în interiorul tuburilor, lăsând în urmă un strat subțire de praf - în unele probe asemănător cu fragmente sclipitoare de material cosmic.

McKenzie a spus că producerea acestui praf pe Pământ oferă oamenilor de știință acces la condiții care nu pot fi examinate cu ușurință direct în spațiu. „Făcând praf cosmic în laborator, putem explora intensitatea impacturilor ionice și temperaturile implicate atunci când praful se formează în spațiu”, a spus el. „Este important dacă vrei să înțelegi mediile din interiorul norilor de praf cosmic, unde