悉尼的一名博士生通过在实验室瓶中重现宇宙的一小部分，成功从零开始生产宇宙尘埃。这一实验提供了关于与生命相关的一些化学成分在地球形成之前如何发展的新线索。Linda Losurdo是物理学院材料与等离子物理的博士候选人，她结合了氮气、二氧化碳和乙炔，以模拟在恒星和超新星遗迹附近的能量条件。然后，她用强大的电荷对这些气体进行处理。这个过程产生了呈现出富碳尘埃的材料，类似于漂浮在星际空间中并被彗星、小行星和陨石保存的物质。这些发现发表在《美国天文学会天体物理学杂志》上。具有生命所需元素的宇宙尘埃实验室产生的尘埃包含复杂的碳、氢、氧和氮的组合。它们统称为CHON分子，存在于许多被认为对生命重要的有机物质中。Losurdo女士表示：“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。您可以在实验室中构建类比环境，并使用红外指纹逆向工程它们的结构。”这可以让我们深入了解“富碳宇宙尘埃”是如何在老巨星排放的等离子体或恒星产生的宇宙温床中形成的，并分配这些可能对生命至关重要的迷人分子。她说：“就像我们在实验室中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。分子反复被离子和电子撞击，触发化学反应，产生越来越复杂的材料。天文学家通过研究它们发出的红外光来识别不同类型的宇宙尘埃。这些信号像分子指纹一样，允许研究人员确定材料的化学结构。Losurdo的实验室样本产生了与在太空中看到的相同特征性红外信号。这种匹配表明该实验很接近真实宇宙环境中认为存在的过程。追踪生命基本构件的起源生命在地球上的起源仍然是科学上最大的未解之谜之一。研究人员继续调查第一个有机分子是在年轻的地球上形成的、还是通过彗星和陨石抵达的、还是在太阳系仍然形成过程中被送达的，或者是这些可能性结合的结果。从约45.6亿到35亿年前，小行星和彗星的陨石、微陨石以及行星际尘埃反复撞击地球。科学家认为这些物体携带了大量的有机材料到达地表。然而，这些材料最初形成的位置和创造它们的过程仍不确定。“彗星和小行星材料中的共价结合的碳和氢被认为是在恒星的外层包围中、在超新星等高能事件中和在星际环境中形成的，”Losurdo女士说。“我们试图了解的就是将所有的CHON元素结合成我们在宇宙尘埃和陨石中看到的复杂有机结构的具体化学途径和条件。”在玻璃管内重现太空Losurdo与她的导师David McKenzie教授一起进行了实验。研究人员首先使用真空泵从玻璃管中抽走空气，创造出接近太空近似空无的条件。然后，他们用氮气、二氧化碳和乙炔填充这些管子。在大约一个小时的时间里，将气体混合物施加约10,000伏的电压。这创造了一种被称为辉光放电的等离子体形式。强大的能量使原始分子分裂。然后，它们的成分重新结合成更大和更复杂的化学结构。随着时间的推移，新形成的材料沉积在放置在管内的硅芯片上，留下了一层薄薄的尘埃涂层。在一些样本中，收集到的颗粒类似于宇宙材料的闪亮碎片。研究的合著者McKenzie表示，在地球上生产这种尘埃使科学家能够接触到无法直接在太空中轻易检查的条件。“通过在实验室中制造宇宙尘埃，我们可以探讨尘埃在太空形成时涉及的离子冲击和温度的强度，”McKenzie教授说。“如果想要理解宇宙尘埃云内部的环境，这一点非常重要，因为在这些地方与生命相关的化学过程被认为在发生。这也帮助我们解读陨石或小行星碎片在其生命周期内经历了什么。它的化学特征记录了它的旅程，像这样的实验有助于我们学习如何解读该记录。”为天文学家建立指纹库