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博士生琳达·洛苏多在悉尼大学实验室制作宇宙尘埃,作为理解生命起源的工具。
把宇宙的一部分装进瓶子里,这听起来像是好莱坞科幻大片的桥段,但悉尼大学的实验室里,这一幕正成为现实。
据美国有线电视新闻网报道,近日,悉尼大学材料与等离子体物理博士生琳达·洛苏多(Linda Losudo)通过模拟恒星与超新星附近的极端环境,成功制造出了极少量的“宇宙尘埃”。这项发表在《美国天文学会天体物理学杂志》上的研究,为人类探寻地球生命基石的来源提供了全新的工具。
实验室里的“创世模拟”
宇宙尘埃并非微不足道的碎屑,它是恒星形成的推手,更是产生氨基酸等生命构件的“催化剂”。由于太空样本极难获取——陨石在进入大气层时大多烧毁,且极难收集——洛苏多决定在地球上“复刻”它们。
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实验室中的宇宙尘埃由多种气体混合物组成,当电能激发时会发出不同颜色的光。
“当我们探讨生命起源这样的重大问题时,必须关注这些基石的起源,”洛苏多表示,“地球上的碳是从哪里开始的?它经历了怎样的旅程,才能形成氨基酸?”
为了制造这些模拟物,洛苏多与悉尼大学教授大卫·麦肯齐利用氮气、二氧化碳和乙炔,在抽真空的玻璃管中施加高达1万伏特的电流。这种被称为“辉光放电”的过程产生了等离子体,使气体分子在激发状态下相互碰撞、聚合。
“这是一个非常自然的过程,我们确定这在恒星周围会发生,”洛苏多说,实验最终得到了几毫克的“尘埃纳米颗粒”,并精准地沉积在硅晶圆上。
从“原始状态”追溯生命航迹
这些实验室制造的“人造尘埃”代表了它们刚诞生时的原始状态。洛苏多认为,通过对比原始模拟物与在太空中历经化学演变的陨石样本,科学家可以更好地建立数据库,甚至实现与特定陨石的“匹配”。
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洛苏多共产生了约一克宇宙尘埃,并将其沉积在硅晶圆上进行分析。
苏格兰赫瑞瓦特大学教授马丁·麦考斯特拉对此评价道,生命起源的化学复杂性起始于极其简单的反应,这种演变在实验室中被成功复制“具有说服力”。
科罗拉多大学博尔德分校教授托宾·蒙萨特则称赞这是一种“巧妙的技术”:“这就是实验室工作的意义——在受控条件下重建类比,以理解自然世界。”
银河系的生命构件或非“地球特供”
耶鲁大学助理教授达曼维尔·格雷瓦尔指出,这项研究弥合了天文观测与实验室分析之间的鸿沟。
“研究结果表明,复杂的有机物质在恒星环境中容易形成,并非太阳系独有,”格雷瓦尔表示。这意味着,如果这些材料在宇宙中广泛存在,生命所需的关键化学构件很可能遍布整个银河系的行星系统。
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在显微镜下展示实验室产生的宇宙尘埃。
下一步,洛苏多团队计划通过改变生成条件,进一步丰富宇宙尘埃数据库。或许在不久的将来,这瓶子里的“小小尘埃”将彻底揭开人类从何而来的终极答案。
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