Аспирантка из Сиднея Линда Лосурдо совершила прорыв в понимании того, как формировались химические основы жизни. В условиях своей лаборатории ей удалось воссоздать крошечный аналог Вселенной, получив космическую пыль с нуля. Этот эксперимент, имитирующий экстремальные условия вокруг звезд и остатков сверхновых, открывает новые перспективы для изучения зарождения жизни.
Лосурдо, специалист в области физики плазмы, использовала простую смесь газов – азота, углекислого газа и ацетилена. В стеклянных трубках, где с помощью вакуумного насоса было создано почти полное отсутствие воздуха, имитируя космическое пространство, газы подверглись воздействию интенсивного электрического разряда (около 10 000 вольт) в течение часа. Этот процесс породил плазму, в которой молекулы распадались и вновь соединялись, образуя сложные углеродсодержащие структуры. В результате на кремниевых чипах оседала тонкая пленка пыли, напоминающая сверкающие скопления космического материала.
Полученная лабораторная пыль оказалась богата углеродом, водородом, кислородом и азотом – элементами, известными как CHON. Эти элементы составляют основу множества органических соединений, жизненно важных для появления и развития жизни.
Ученые давно идентифицируют космическую пыль в космосе по ее уникальному инфракрасному излучению, которое действует как “молекулярный отпечаток”, раскрывая химический состав. Пыль, созданная Лосурдо, продемонстрировала аналогичные инфракрасные сигнатуры, подтверждая, что лабораторный процесс точно имитирует космические явления.
Один из фундаментальных вопросов науки – как зародилась жизнь на Земле. Ученые до сих пор спорят, образовались ли первые органические молекулы на самой Земле, были ли они занесены кометами и астероидами, или же их появление стало результатом комплекса факторов на ранних этапах формирования Солнечной системы.
Примерно 3,5-4,56 миллиарда лет назад Земля подвергалась интенсивному бомбардированию метеоритами и космической пылью, которые, как предполагается, доставили на поверхность планеты значительное количество органического материала. Однако его происхождение оставалось загадкой.
Лосурдо пояснила, что ковалентно связанные углерод и водород в материале комет и астероидов, вероятно, образовались во внешних слоях звезд, в результате таких высокоэнергетических событий, как взрывы сверхновых, или же в межзвездной среде. Суть ее исследования заключается в попытке понять конкретные химические пути и условия, которые приводят к встраиванию элементов CHON в сложные органические структуры, наблюдаемые в космической пыли и метеоритах.
Как отмечает соавтор исследования, профессор Дэвид Маккензи, создание космической пыли в лаборатории позволяет ученым изучать условия, которые недоступны для прямого исследования. Это дает возможность анализировать интенсивность столкновений ионов и температуры, возникающие при формировании пыли в космосе. Понимание этих процессов важно для изучения облаков космической пыли, где, как считается, протекают химические реакции, связанные с возникновением жизни.
Кроме того, эти эксперименты помогают расшифровать “историю” метеоритов и астероидов, изучая их химический состав как запись их путешествия.
Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal.
Изображение: Сиднейский университет
