雪梨大學在新聞稿中指出,該校材料與電漿物理學博士生洛蘇爾多利用氮氣、二氧化碳和乙炔等氣體的簡單混合物,模擬恆星和超新星遺跡四周惡劣的動態環境。
她對這些氣體施加約1萬伏特的強烈電能,產生富含碳的宇宙塵,這種物質和在恆星之間漂移,以及嵌入彗星、小行星和隕石中的物質相似。研究成果已發表於《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。
洛蘇爾多製造的塵埃含有碳、氫、氧和氮的複雜混合物,統稱CHON分子,這些分子是很多生命所需的有機物質核心成分。
實驗室瓶中重現宇宙現象
洛蘇爾多形容,這就像在實驗室的瓶子中,重現宇宙的一部分。「我們不再需要等待小行星或彗星撞擊地球才能了解它們的歷史。我們可以在實驗室建立模擬環境,並利用紅外線指紋來反推它們的結構。」
她表示,這可以讓科學家深入了解,「碳質宇宙塵」如何在巨大古老恆星噴出的電漿中,或在恆星誕生的宇宙搖籃中形成,並把這些可能對生命非常重要的奇妙分子傳播開來。
科學家已知宇宙塵會在極端的天文環境中形成。在這些環境中,分子不斷受到離子和電子轟擊。他們能在太空中辨識宇宙塵,因為它會發出獨特的紅外線訊號——分子指紋,可以揭示它的化學結構。
洛蘇爾多在實驗室中製造的塵埃,展現出相同的紅外線特徵,證實實驗過程與太空中發生的現象高度吻合。
生命起源宇宙塵雲?
科學界長期存在一個問題:地球上的生命是如何開始的?研究人員仍在爭論,最早的有機分子究竟是在年輕的地球上形成,還是後來搭乘彗星和隕石抵達,或是在太陽系形成的早期階段就被帶到地球,又或許是這3者的組合。
大約在35億至45.6億年前,地球遭受來自小行星和彗星的隕石、微隕石和星際塵埃顆粒猛烈撞擊。科學家認為,這些天體將大量的有機物質帶到地球表面。然而,這些物質的起源至今仍成謎。
洛蘇爾多說,他們試圖藉由這項研究了解,究竟是哪些特定的化學途徑和條件,將所有CHON元素融入宇宙塵和隕石的複雜有機結構中。
研究論文共同作者、該校材料物理學教授麥肯齊(David McKenzie)說,這項研究讓科學家能夠探究那些原本無法直接研究的狀態。
他表示,「透過實驗室製造宇宙塵,我們可以研究塵埃在太空中形成時,離子撞擊的強度和溫度。這對於理解宇宙塵雲內部的環境很重要,因為人們認為那裡正發生著與生命相關的化學反應。」
他也提到,「這也有助於我們解讀隕石或小行星碎片在生命周期中所經歷的事件。它的化學特徵記錄了它的旅程,而像這樣的實驗可以幫助我們學會如何解讀這些紀錄。」◇


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