Sidney'de bir doktora öğrencisi, laboratuvar şişesinde evrenin küçük bir parçasını yeniden yaratarak sıfırdan kozmik toz üretti. Deney, yaşamla ilişkili kimyasal bileşenlerin bir kısmının Dünya oluşmadan önce nasıl gelişmiş olabileceğine dair yeni ipuçları sunuyor.
Fizik Bölümü'nde malzeme ve plazma fiziği alanında doktora adayı olan Linda Losurdo, yıldızlar ve süpernova kalıntılarının yakınında bulunan enerjik koşulları simüle etmek için nitrojen, karbondioksit ve asetileni birleştirdi.
Daha sonra gazları güçlü bir elektrik yüküne maruz bıraktı. Bu süreç, yıldızlararası uzayda süzülen ve kuyruklu yıldızlar, asteroitler ile göktaşlarının içinde korunan malzemeye benzeyen karbon açısından zengin tozlar oluşturdu.
Bulgular, Amerikan Astronomi Derneği'ne ait The Astrophysical Journal'da yayımlandı.
Yaşamın Temel Elementlerini İçeren Kozmik Toz
Laboratuvar tozu, karbon, hidrojen, oksijen ve nitrojenin karmaşık kombinasyonlarını içeriyor. Bunlar birlikte CHON molekülleri olarak biliniyor ve yaşam için önemli kabul edilen birçok organik maddede bulunuyor.
Losurdo, "Artık bir asteroit ya da kuyruklu yıldızın Dünya'ya gelmesini beklemek zorunda değiliz. Laboratuvarda benzer ortamlar oluşturup kızılötesi parmak izlerini kullanarak yapılarını tersine mühendislikle çözebiliriz" dedi.
"Bu bize, 'karbonlu kozmik tozun' dev, yaşlı yıldızlar tarafından püskürtülen plazmada ya da yıldızların doğduğu kozmik beşiklerde nasıl oluşabileceğine ve yaşam için hayati olabilecek bu büyüleyici molekülleri nasıl dağıttığına dair büyük bir fikir verebilir."
"Sanki laboratuvarımızdaki bir şişede Evren'in küçük bir parçasını yeniden yaratmış gibiyiz."
Uzayda kozmik toz aşırı koşullar altında gelişir. Moleküller, iyonlar ve elektronlar tarafından tekrar tekrar bombardımana tutulur ve giderek daha karmaşık malzemeler oluşturabilen kimyasal reaksiyonları tetikler.
Gökbilimciler, yaydıkları kızılötesi ışığı inceleyerek farklı kozmik toz türlerini tanımlar. Bu sinyaller moleküler parmak izi gibi davranarak araştırmacıların malzemenin kimyasal yapısını belirlemesine olanak tanır.
Losurdo'nun laboratuvar örnekleri, uzayda görülen aynı ayırt edici kızılötesi sinyalleri üretti. Bu eşleşme, deneyin gerçek kozmik ortamlarda meydana geldiğine inanılan süreçleri yakından taklit ettiğini gösteriyor.
Yaşamın Yapı Taşlarının Kökeninin İzini Sürmek
Yaşamın Dünya'da nasıl başladığı, bilimin en büyük cevaplanmamış sorularından biri olmaya devam ediyor. Araştırmacılar, ilk organik moleküllerin genç gezegende mi oluştuğu, kuyruklu yıldızlar ve göktaşlarıyla mı geldiği, güneş sistemi henüz şekillenirken mi teslim edildiği yoksa bu olasılıkların bir kombinasyonunun mu sonucu olduğu konusunda araştırmalarını sürdürüyor.
Yaklaşık 4,56 milyar yıl öncesinden 3,5 milyar yıl öncesine kadar, asteroitlerden ve kuyruklu yıldızlardan gelen göktaşları, mikro göktaşları ve gezegenler arası toz parçacıkları Dünya'yı defalarca vurdu. Bilim insanları bu cisimlerin yüzeye büyük miktarlarda organik madde taşıdığına inanıyor.
Ancak bu malzemenin aslında nerede oluştuğu ve hangi süreçlerin onu yarattığı hâlâ belirsiz.
Losurdo, "Kuyruklu yıldız ve asteroit malzemesindeki kovalent bağlı karbon ve hidrojenin, yıldızların dış zarlarında, süpernova gibi yüksek enerjili olaylarda ve yıldızlararası ortamlarda oluştuğuna inanılıyor" dedi.
"Anlamaya çalıştığımız şey, tüm CHON elementlerini kozmik toz ve göktaşlarında gördüğümüz karmaşık organik yapılara dahil eden belirli kimyasal yollar ve koşullar."
Cam Tüplerin İçinde Uzayı Yeniden Yaratmak
Losurdo deneyi danışmanı Profesör David McKenzie ile birlikte gerçekleştirdi. Araştırmacılar önce bir vakum pompası kullanarak cam tüplerdeki havayı boşalttı ve uzayın neredeyse boşluğuna yakın koşullar oluşturdu.
Daha sonra tüpleri nitrojen, karbondioksit ve asetilenle doldurdular. Yaklaşık bir saat boyunca gaz karışımı, yaklaşık 10.000 voltluk bir elektrik potansiyeline maruz bırakıldı. Bu, kıvılcım deşarjı adı verilen bir plazma türü oluşturdu.
Yoğun enerji, orijinal molekülleri parçaladı. Bileşenleri daha sonra daha büyük ve daha karmaşık kimyasal yapılar halinde yeniden birleşti.
Zamanla yeni oluşan malzeme, tüplerin içine yerleştirilen silikon çiplerin üzerine çökerek ince bir toz tabakası bıraktı. Bazı örneklerde toplanan parçacıklar, ışıldayan kozmik malzeme parçalarına benziyordu.
Çalışmanın ortak yazarı McKenzie, bu tozun Dünya'da üretilmesinin bilim insanlarına uzayda doğrudan incelenmesi kolay olmayan koşullara erişim sağladığını söyledi.
Profesör McKenzie, "Laboratuvarda kozmik toz üreterek, uzayda toz oluştuğunda iyon çarpmalarının yoğunluğunu ve sıcaklıkları keşfedebiliriz. Bu, yaşamla ilgili kimyanın gerçekleştiği düşünülen kozmik toz bulutlarının içindeki ortamları anlamak istiyorsanız önemli" dedi.
"Bu aynı zamanda bir göktaşı veya asteroit parçasının ömrü boyunca neler yaşadığını yorumlamamıza da yardımcı oluyor. Kimyasal imzası yolculuğunun bir kaydını tutar ve bu tür deneyler bu kaydı nasıl okuyacağımızı öğrenmemize yardımcı olur."
Gökbilimciler İçin Bir Parmak İzi Kütüphanesi Oluşturmak
Araştırma, yaşamla ilgili moleküllerin ilk olarak nasıl oluştuğunu açıklığa kavuşturmaktan daha fazlasını yapabilir. Ekip ayrıca, laboratuvarda yapılan farklı kozmik toz türlerinin ürettiği kızılötesi parmak izlerinin ayrıntılı bir veritabanını oluşturmayı planlıyor.
Gökbilimciler bu imzaları, yıldız oluşum bölgeleri ve ölü yıldızların kalıntılarına ilişkin gözlemlerle karşılaştırabilir. Eşleşen bir sinyal, belirli toz türlerinin nerede üretildiğini ortaya çıkarabilir ve araştırmacıların orada meydana gelen fiziksel ve kimyasal süreçleri yeniden yapılandırmasına yardımcı olabilir.
Veritabanı ayrıca bilim insanlarının göktaşları ve asteroit parçalarının içinde kayıtlı tarihi yorumlama yeteneğini de geliştirebilir. Kimyaları, uzay yolculukları sırasında maruz kaldıkları sıcaklıkların, radyasyonun ve parçacık çarpmalarının kanıtlarını koruyabilir.
Çalışma, kozmik kimyayı laboratuvarda yeniden üreterek araştırmacılara yıldız ortamlarının derinliklerinde meydana gelen süreçleri araştırmak için yeni bir yol sunuyor. Ayrıca, Dünya'da yaşamın ortaya çıkmasına nihayetinde katkıda bulunan eski kimyasal adımlardan bazılarına ışık tutabilir.
Losurdo, geçen yılın sonlarında düzenlenen uluslararası Meteoritik Derneği Yıllık Toplantısı'nda bu araştırmasıyla en iyi sunum ödülünü aldı.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması bildirmedi. Sidney Üniversitesi'nin Microscopy Australia düğümünden destek aldıklarını belirten çalışma, Avustralya Araştırma Konseyi'nden fon aldı.
