Studentkinja u Sidneju napravila kosmičku prašinu u laboratoriji i otkrila rane hemijske korene života

Na Univerzitetu u Sidneju, doktorantkinja Linda Losurdo i njen tim uspeli su da u laboratorijskim uslovima stvore kosmičku prašinu koja podseća na materiju pronađenu u svemiru — i time bace novo svetlo na to kako su se mogli formirati rani hemijski sastojci života.

Cosmic dust analogue on a chip. The cocktail of chemicals was collected on a microchip. (CREDIT: Fiona Wolf)

Kako je urađen eksperiment

Istraživanje, vođeno u okviru School of Physics Univerziteta u Sidneju pod mentorstvom profesora Davida McKenzieja i objavljeno u The Astrophysical Journal, započinje jednostavnom ali promišljenom postavkom: mešavina uobičajenih gasova (uključujući azot i ugljenik-sadržavajuće molekule) zatvorena je u staklenim cevima. Pod dejstvom visoke električne energije gasovi se razlažu i ponovo spajaju u uslovima koji imitira okruženja oko zvezda i energične kosmičke događaje.

Carbonaceous cosmic dust is formed when radicals nucleate the synthesis of molecules that grow into larger molecular weight networks, then aggregate into dust particles. The diagram illustrates the dust aggregation process using distance from the parent star into the ISM as the mediating parameter of ambient conditions of ion bombardment and temperature. (CREDIT: The Astrophysical Journal)

Šta su dobili

Vremenom se u cevima formiraju sitne čestice koje se talože na površinama — ugljenikom bogata kosmička prašina. Analize pokazuju da prašina sadrži ključne elemente za organsku hemiju: ugljenik, vodonik, kiseonik i azot (poznati kao CHON elementi).

Scanning electron microscope images of laboratory synthesized dust show evidence for aggregation, surface smoothing by ion bombardment, and compaction caused by annealing. (CREDIT: The Astrophysical Journal)

„Više ne moramo da čekamo asteroid ili kometu da bi razumeli njihovu istoriju. Možete u laboratoriji napraviti analogna okruženja i pomoću infracrvenih 'otisaka' obrnuto rekonstruisati njihovu strukturu,“ kaže Linda Losurdo.

Zašto su infracrveni otisci važni

Kosmička prašina emituje infracrveno zračenje na specifične načine koji otkrivaju hemijski sastav. Tim je pokazao da infracrveni spektri laboratorijski stvorene prašine dobro odgovaraju signalima koje astronomi detektuju u svemiru, što potvrđuje da eksperiment realno oponaša formacijske uslove izvan Zemlje.

Cosmic dust gas mixture: Linda Losurdo mixed basic gases in a tube and subject them to electric bombardment to create cosmic dust analogues at the University of Sydney plasma physics laboratory. (CREDIT: University of Sydney)

Širi značaj

Kosmička prašina, iako sitna, igra ključnu ulogu u postavljanju sastojaka života: milijarde godina unazad Zemlja je bila bombardovana meteoritima, mikrometeoritima i prašinom iz kometa i asteroida, koji su donosili složene organske molekule. Kako je nastao taj organski materijal — u zvezdama, u supernovama ili u među-zvezdanom prostoru — ostalo je delimično nejasno. Laboratorijski eksperimenti poput ovog pomažu da se razjasni taj proces.

Sidnejski tim posebno je ispitao uticaj energičnih sudara (udari jona) tokom formiranja i kasnijeg zagrevanja čestica. Kontrolom tih faktora odvojeno, naučnici su mogli da prate kako svaki uticaj menja strukturu i hemiju prašine.

Primenljivost za astronomiju i misije uzorkovanja

Rezultati olakšavaju tumačenje podataka sa moćnih instrumenata kao što je James Webb Space Telescope, jer laboratorijska biblioteka spektra omogućava poređenje teleskopskih opažanja sa poznatim hemijskim šablonima. Takođe pomažu pri analizi uzoraka vraćenih sa kometa i asteroida — naučnici će moći preciznije da protumače koju istoriju putovanja i izloženosti ti uzorci nose.

Rad je primer kako eksperimentalna hemija i astrofizika mogu zajedno da odgovore na pitanja o nastanku složenih organskih molekula pre nego što je Zemlja postojala.

Izvor: The Astrophysical Journal. Originalna priča objavljena u The Brighter Side of News.