|
Как зародилась жизнь на Земле
|
|
|
|
Аспирантка из Сиднея воссоздала крошечный кусочек Вселенной в бутылке в своей лаборатории, создав космическую пыль с нуля. Полученные результаты проливают новый свет на то, как химические строительные блоки жизни могли сформироваться задолго до существования Земли. Линда Лосурдо, кандидат наук по физике материалов и плазмы в Школе физики, использовала простую смесь газов — азота, углекислого газа и ацетилена — для имитации суровой и динамичной среды вокруг звезд и остатков сверхновых.
|
|
|
|
Воздействуя на эти газы интенсивным электрическим током, она создала богатую углеродом "космическую пыль", подобную материалу, который дрейфует между звездами и содержится в кометах, астероидах и метеоритах. Ее результаты опубликованы в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
Созданная ею пыль содержит сложный коктейль из углерода, водорода, кислорода и азота, известных под общим названием молекул ХОНА, которые являются основой многих органических веществ, необходимых для жизни.
|
|
|
|
"Нам больше не нужно ждать, пока астероид или комета приблизятся к Земле, чтобы понять их историю", - сказал Лосурдо. "Вы можете создать аналоговую среду в лаборатории и реконструировать ее структуру, используя инфракрасные отпечатки пальцев.
|
|
|
|
"Это может дать нам огромное представление о том, как "углеродистая космическая пыль" может образовываться в плазме, выбрасываемой гигантскими старыми звездами, или в космических яслях, где рождаются звезды, и распространять эти удивительные молекулы, которые могут быть жизненно важны для жизни. Это похоже на то, как если бы мы воссоздали кусочек вселенной в бутылке в нашей лаборатории".
|
|
|
|
|
|
|
Известно, что космическая пыль образуется в экстремальных астрофизических условиях, где молекулы постоянно подвергаются бомбардировке ионами и электронами. Ученые могут идентифицировать эту пыль в космосе, поскольку она испускает характерный инфракрасный сигнал — молекулярный отпечаток, который раскрывает ее химическую структуру.
|
|
|
|
Пыль, полученная в экспериментах Лосурдо, показала те же характерные инфракрасные признаки, подтверждающие, что лабораторный процесс точно отражает то, что происходит в космосе.
|
|
|
|
Строительные блоки жизни
|
|
|
|
Один из непреходящих научных вопросов заключается в том, как зародилась жизнь на Земле. Исследователи все еще спорят о том, образовались ли самые ранние органические молекулы на нашей молодой планете локально, прибыли ли они позже на борту комет и метеоритов или были доставлены на самых ранних стадиях формирования Солнечной системы — или же это какая-то комбинация всех трех факторов.
|
|
|
|
Примерно 3,5-4,56 миллиарда лет назад Земля подверглась бомбардировке метеоритами, микрометеоритами и частицами межпланетной пыли, образовавшимися от астероидов и комет. Считается, что эти объекты доставили на поверхность планеты огромное количество органического материала. Однако происхождение этого материала остается загадкой.
|
|
|
|
"Считается, что ковалентно связанные углерод и водород в материале комет и астероидов образовались во внешних оболочках звезд, при взрывах высокоэнергетических объектов, таких как сверхновые, и в межзвездной среде", - сказал Лосурдо.
|
|
|
|
"То, что мы пытаемся понять, - это специфические химические пути и условия, при которых все элементы ХОНА включаются в сложные органические структуры, которые мы видим в космической пыли и метеоритах".
|
|
|
|
Как они это сделали
|
|
|
|
В ходе эксперимента команда, состоящая из Лосурдо и ее научного руководителя, профессора Дэвида Маккензи, использовала вакуумный насос для откачки воздуха из стеклянных трубок, воссоздавая условия почти полного отсутствия воздуха в космосе. Затем были введены азот, углекислый газ и ацетилен. Газовая смесь подвергалась воздействию электрического напряжения напряжением около 10 000 вольт в течение примерно часа, создавая тип плазмы, известный как тлеющий разряд.
|
|
|
|
Под действием этой мощной энергии молекулы распадались и рекомбинировали в новые, более сложные структуры. В конечном итоге эти соединения осели тонким слоем пыли на кремниевых чипах, помещенных внутри трубок. Собранная пыль иногда выглядит как сверкающие скопления космического материала.
|
|
|
|
Профессор Маккензи, соавтор статьи, сказал, что эта работа позволит ученым исследовать условия, которые в противном случае невозможно было бы изучить непосредственно.
|
|
|
|
"Создавая космическую пыль в лаборатории, мы можем исследовать интенсивность воздействия ионов и температуру, при которой пыль образуется в космосе", - сказал профессор Маккензи. "Это важно, если вы хотите понять среду внутри облаков космической пыли, где, как считается, происходят химические процессы, связанные с жизнью.
|
|
|
|
"Это также помогает нам понять, через что прошел метеорит или фрагмент астероида за свою жизнь. Его химический состав содержит информацию о его путешествии, и эксперименты, подобные этому, помогают нам научиться читать эту информацию".
|
|
|
|
Помимо изучения происхождения жизни, исследователи намерены создать всеобъемлющую базу данных инфракрасных отпечатков космической пыли, полученных в лабораторных условиях. Астрономы могли бы затем использовать эту библиотеку для выявления перспективных областей космоса — звездных яслей или остатков мертвых звезд — и работать в обратном направлении, чтобы понять процессы, формирующие их.
|
|
|
|
Воссоздавая космическую химию на Земле, исследование открывает новое окно в глубинные звездные процессы и древние этапы, которые, возможно, помогли сделать возможной жизнь на Земле.
|
|
|
|
Источник
|
