Kosmička prašina napravljena u laboratoriji: Kako je počeo život na Zemlji?

Studentkinja iz Sidneja reprodukovala je sićušni deo univerzuma u boci u svojoj laboratoriji, proizvodeći kosmičku prašinu od nule.

Rezultati bacaju novo svetlo na način formiranja hemijskih gradivnih blokova života mnogo pre nego što je Zemlja postojala. Linda Losurdo, na postdiplomskim studijama na Fakultetu za fiziku Sidnejskog univerziteta, koristila je jednostavnu mešavinu gasova — azota, ugljen-dioksida i acetilena — da imitira žestoka i dinamična okruženja oko zvezda i ostataka supernova.

Preporučujemo

Izlažući ove gasove intenzivnoj električnoj energiji, generisala "kosmičku prašinu" bogatu ugljenikom, sličnu materijalu koji se nalazi između zvezda i ugrađen u komete, asteroide i meteorite.

Prašina koju je stvorila predstavlja složenu mešavinu ugljenika, vodonika, kiseonika i azota — poznatih kao CHON molekuli — koji su ključni za mnoge organske supstance bitne za život.

"Više ne moramo da čekamo da asteroid ili kometa dođu do Zemlje da bismo razumeli njihove istorije. Možete napraviti analogna okruženja u laboratoriji i primeniti obrnuti inženjering", kaže Losurdo.

"Ovo nam može dati veliki uvid u način kako se kosmička prašina može formirati u plazmi koju izbacuju džinovske, stare zvezde ili u ‘kosmičkim porodilištima’ i distribuciju ovih fascinantnih molekula koji bi mogli imati suštinski značaj za život. Kao da smo reprodukovali mali deo univerzuma u boci u našoj laboratoriji".

Poznato je da se kosmička prašina formira u ekstremnim astrofizičkim okruženjima, gde su molekuli neprestano bombardovani jonima i elektronima. Naučnici mogu da identifikuju ovu prašinu u svemiru jer emituje karakterističan infracrveni signal — molekularni ‘otisak prsta’ koji otkriva njenu hemijsku strukturu.

Prašina proizvedena u ovom eksperimentu pokazuje iste karakteristične infracrvene potpise, potvrđujući da laboratorijski proces blisko odražava ono što se dešava u svemiru.

Gradivni blokovi života

Jedno od trajnih pitanja u nauci jeste kako je život počeo na Zemlji. Istraživači još uvek raspravljaju da li su najraniji organski molekuli nastali lokalno na našoj mladoj planeti, stigli kasnije na kometama i meteoritima, ili su dostavljeni tokom najranijih faza formiranja Sunčevog sistema — ili nekom kombinacijom ova tri načina.

Pre otprilike 3,5 do 4,56 milijardi godina, Zemlja je bila bombardovana meteoritima, mikrometeoritima i međuplanetarnim česticama prašine od asteroida i kometa. Smatra se da su ovi objekti dostavili ogromne količine organskog materijala na površinu planete. Ipak, poreklo tog materijala ostaje misterija.

"Veruje se da su kovalentno vezani ugljenik i vodonik u materijalu kometa i asteroida formirani u spoljnim omotačima zvezda, u visokoenergetskim događajima poput supernova, i u međuzvezdanim okruženjima", kaže Losurdo.

"Pokušavamo da razumemo specifične hemijske putanje i uslove koji uključuju sve CHON elemente u složene organske strukture koje vidimo u kosmičkoj prašini i meteoritima".

U eksperimentu je korišćena vakuum pumpa za izbacivanje vazduha iz staklenih cevi u cilju reprodukovanja skoro praznih uslova svemira. Zatim su uneti azot, ugljen-dioksid i acetilen. Ova mešavina gasova je bila izložena električnom potencijalu od oko 10.000 volti otprilike sat vremena, stvarajući tip plazme poznate kao sjajno pražnjenje.

Pod ovom snažnom energijom, molekuli su se raspadali i rekombinovali u nove, složenije strukture. Ova jedinjenja su se na kraju taložila kao tanak sloj prašine na silicijumskim čipovima unutar cevi. Sakupljena prašina ponekad izgleda kao blistave skupine kosmičkog materijala.

Ovaj rad će omogućiti naučnicima da ispituju uslove koje je inače nemoguće direktno proučavati. Pravljenje kosmičke prašine u laboratoriji omogućava da se istraži intenzitet jonskih udara i temperature prilikom formiranja prašine u svemiru. To je važno ako želite da razumete okruženja u oblacima kosmičke prašine, gde se, kako se smatra, dešava životno važna hemija.

"Ovo nam takođe pomaže da interpretiramo šta je fragment meteorita ili asteroida prošao tokom svog životnog veka. Hemijski potpis sadrži istoriju njegovog putovanja, a eksperimenti poput ovog pomažu da naučimo kako da pročitamo taj zapis", kažu naučnici.

Osim uvida u poreklo života, istraživači žele da izgrade sveobuhvatnu bazu podataka infracrvenih potpisa kosmičke prašine napravljene u laboratoriji. Astronomi bi onda mogli da koriste ovu biblioteku za identifikaciju obećavajućih regiona svemira — u zvezdanim porodilištima ili ostacima mrtvih zvezda — i za rad unazad kako bi razumeli procese koji ih oblikuju.

Reprodukcija kosmičke hemije na Zemlji daje novi uvid u zvezdane procese — i drevne korake koji su možda pomogli da život na Zemlji postane moguć.

(Telegraf Nauka/Phys.org)