天文學家長久以來透過望遠鏡觀察恆星之間的那些暗斑,發現了宇宙塵——由碳與矽酸鹽組成的細微顆粒,承載了宇宙中許多較重的元素。但要在太空中的實際狀態研究這種塵埃并不容易:它們分散在數光年之外,只能透過受恆星加熱時所發出的微弱紅外光芒來觀測。

悉尼大學的一個團隊採用了另一種做法。他們在密封玻璃管內重現類太空環境,從無到有、在實驗室的條件下培育出宇宙塵。得到的材料並非粗糙的仿製品;它含有複雜的碳質分子,由生命所依賴的相同元素構成,並且產生與天文學家在真實星際塵埃中偵測到的訊號密切吻合的紅外訊號。

宇宙塵形成於瀕死恆星、超新星與銀河碰撞等極端環境,氣體在那裡受到離子、電子與高能量輻射的轟擊。在太空的寒冷區域,原子與一氧化碳等簡單分子沉降於塵粒上,形成薄冰層並進行化學反應,進而合成遠為複雜的化合物。這些反應正是從裸原子物質通往生命有機化學之間、一直缺位的中間步驟。

它為何重要,關乎一個核心問題:生命的原料從何而來?科學家認為,彗星、小行星與隕石從太空把水和有機分子帶到了早期的地球。悉尼實驗產出的、與真實星際塵埃相呼應的宇宙塵,讓研究人員能在受控環境下研究這條送貨管道,在桌面上觀察恆星之間的有機化學如何展開,而不必跨越整片星系。

知識重點:研究人員透過模擬太空條件,在玻璃管內從無到有造出宇宙塵;實驗室培育的塵埃含有複雜碳質分子、並發出與真實星際塵埃相符的紅外訊號;這提供了一種在受控環境下研究生命組件如何在恆星之間形成、並由彗星與隕石帶到地球的方式。