悉尼的一名博士生完成了一项听起来像非常复杂的家庭化学实验：在实验室瓶子里重现一小部分宇宙，从零开始制造宇宙尘埃。这项实验提供了新的线索，揭示了与生命相关的一些化学成分在地球形成之前是如何发展的。

悉尼大学材料与等离子体物理学博士生琳达·洛苏尔多将氮气、二氧化碳和乙炔混合，模拟恒星和超新星遗迹附近的高能条件。然后，她让气体暴露在强大的电荷下。这个过程产生了富含碳的尘埃，类似于漂浮在星际空间并保存在彗星、小行星和陨石中的物质。研究结果发表在《美国天文学会天体物理学杂志》上。

实验室尘埃含有碳、氢、氧和氮的复杂组合——统称为CHON分子——这些分子存在于许多被认为对生命重要的有机物质中。“我们不再需要等待小行星或彗星来到地球才能了解它们的历史，”洛苏尔多说。“你可以在实验室中构建模拟环境，并利用红外指纹逆向工程它们的结构。”她补充道：“就像我们在实验室的瓶子里重现了一小部分宇宙。”

在太空中，宇宙尘埃在极端条件下形成，分子不断受到离子和电子的撞击，引发化学反应，产生越来越复杂的物质。天文学家通过研究宇宙尘埃发出的红外光来识别不同类型的宇宙尘埃——这些分子指纹揭示了化学结构。洛苏尔多的实验室样本产生了与太空中看到的相同的独特红外特征，表明实验密切再现了真实的宇宙过程。

生命如何在地球上开始仍然是科学界最大的未解问题之一。研究人员研究第一批有机分子是在年轻的地球上形成，还是搭乘彗星和陨石抵达，是在太阳系仍在形成时送达，还是多种因素共同作用的结果。从大约45.6亿年前到35亿年前，陨石、微陨石和行星际尘埃粒子反复撞击地球，携带了大量有机物质。然而，这些物质最初在哪里形成，以及哪些过程创造了它们，仍然不确定。

“彗星和小行星物质中的共价键碳和氢被认为形成于恒星的外层包层、超新星等高能事件以及星际环境中，”洛苏尔多说。“我们试图理解的是将CHON元素全部纳入宇宙尘埃和陨石中复杂有机结构的具体化学途径和条件。”

洛苏尔多与她的导师大卫·麦肯齐教授一起进行了实验。他们首先使用真空泵从玻璃管中抽出空气，产生近乎太空的真空状态。然后，他们向管中填充氮气、二氧化碳和乙炔。大约一小时内，气体混合物受到约10,000伏特的电势，产生辉光放电等离子体。强烈的能量将原始分子分裂，它们的组分重新组合成更大、更复杂的化学结构。新形成的物质沉积在管内的硅片上，留下一层薄薄的尘埃——在某些样本中，看起来像闪闪发光的宇宙物质碎片。

麦肯齐说，在地球上制造这种尘埃使科学家能够接触到在太空中不易直接检查的条件。“通过在实验室制造宇宙尘埃，我们可以探索太空中尘埃形成时涉及的离子撞击强度和温度，”他说。“如果你想了解宇宙尘埃云内部的环境，这一点很重要。”