Uma estudante de doutorado em Sydney conseguiu fabricar poeira cósmica em laboratório ao simular um pequeno trecho do universo dentro de uma garrafa. Essa descoberta contribui para compreender como alguns dos componentes químicos relacionados à vida podem ter surgido antes mesmo da existência do planeta Terra.
Simulação de ambiente estelar
Linda Losurdo, que cursa doutorado em materiais e física de plasma na School of Physics, misturou nitrogênio, dióxido de carbono e acetileno para reproduzir as condições energéticas próximas a estrelas e remanescentes de supernovas. Em seguida, os gases foram submetidos a uma descarga elétrica intensa, gerando poeira rica em carbono, parecida com o material presente no espaço interestelar e preservado em cometas, asteroides e meteoritos.
Os resultados do estudo foram publicados no The Astrophysical Journal da American Astronomical Society.
Composição química da poeira
A poeira gerada no laboratório contém combinações complexas de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, conhecidas como moléculas CHON, que compõem muitos dos compostos orgânicos associados à vida.
“Não precisamos mais esperar que um cometa ou asteroide chegue à Terra para entender sua história”, afirmou Losurdo. “Podemos criar ambientes análogos no laboratório e analisar sua estrutura por meio de assinaturas infravermelhas. Isso fornece uma visão aprofundada de como a poeira cósmica carbonácea se forma em plasmas expulsos por estrelas antigas ou em berçários cósmicos onde novas estrelas nascem, distribuindo moléculas que podem ter importância para a vida.”
Processos em condições espaciais
No espaço, a poeira cósmica se forma em ambientes extremos, onde moléculas sofrem impactos constantes de íons e elétrons que promovem reações químicas e a formação de materiais cada vez mais complexos. Astrônomos identificam esses tipos de poeira por meio da luz infravermelha emitida, que funciona como uma impressão digital molecular.
As amostras de Losurdo apresentaram as mesmas assinaturas infravermelhas observadas no espaço, indicando que o experimento reproduz de forma fiel os processos naturais dessas regiões.
Investigando as origens dos blocos da vida
A origem da vida na Terra é uma questão ainda em aberto. Pesquisadores buscam saber se as primeiras moléculas orgânicas surgiram no planeta, foram trazidas por cometas e meteoritos, ocorreram durante a formação do sistema solar ou combinaram essas possibilidades.
Entre 4,56 e 3,5 bilhões de anos atrás, partículas vindas de asteroides e cometas atingiram repetidamente a Terra, entregando grandes quantidades de material orgânico. Entretanto, a origem e os processos envolvidos na formação desse material ainda são desconhecidos.
“O carbono e o hidrogênio ligados covalentemente presentes em cometas e asteroides provavelmente se formaram nas camadas externas das estrelas, em eventos energéticos como supernovas, ou em ambientes interestelares”, explicou Losurdo. “Nosso objetivo é entender os caminhos químicos e as condições que permitem a incorporação dos elementos CHON nas estruturas orgânicas complexas encontradas na poeira cósmica e nos meteoritos.”
Detalhes do experimento
O experimento de Losurdo foi realizado sob a supervisão do professor David McKenzie. A equipe utilizou uma bomba de vácuo para remover o ar de tubos de vidro, simulando o quase vazio do espaço. Depois, os tubos foram preenchidos com nitrogênio, dióxido de carbono e acetileno e expostos a uma tensão elétrica de cerca de 10 mil volts por aproximadamente uma hora, gerando um plasma conhecido como descarga de brilho.
A energia intensa fragmentou as moléculas iniciais, cujos átomos se reorganizaram em estruturas químicas maiores e mais complexas. Essa nova matéria foi depositada em lâminas de silício dentro dos tubos, formando uma fina camada de poeira.
Algumas amostras apresentaram partículas semelhantes a fragmentos brilhantes de material cósmico.
Potencial para estudos astronômicos
McKenzie destacou que a produção de poeira cósmica na Terra permite explorar condições como intensidade de impactos de íons e temperaturas que são difíceis de observar diretamente no espaço.
“Entender esses parâmetros é fundamental para conhecer o ambiente dentro das nuvens de poeira cósmica, onde se acredita que acontecem reações químicas relacionadas à vida”, afirmou o professor. ” o experimento ajuda a interpretar os processos vividos por fragmentos de meteoritos ou asteroides, cujas assinaturas químicas registram sua trajetória no espaço.”
Banco de dados de assinaturas infravermelhas
A equipe pretende criar um catálogo detalhado das assinaturas infravermelhas de diferentes tipos de poeira cósmica produzida em laboratório. Astrônomos poderão comparar esses sinais com observações de regiões de formação estelar e restos de estrelas mortas, facilitando a identificação da origem da poeira e a reconstrução dos processos físico-químicos locais.
Esse banco de dados também poderá aprimorar a interpretação dos registros químicos em meteoritos e fragmentos de asteroides, que guardam informações sobre condições como temperatura, radiação e impactos sofridos durante sua trajetória espacial.
Ao reproduzir a química cósmica no laboratório, os pesquisadores obtêm uma nova ferramenta para investigar os processos que ocorrem em ambientes estelares e para compreender etapas químicas antigas que colaboraram para o surgimento da vida na Terra.
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Com informações de www.sciencedaily.com.
