Các nhà khoa học tạo ra bụi vũ trụ trong lò… vi sóng

Là vật chất rắn đầu tiên được hình thành trong lịch sử ban đầu của các hệ sao, bụi vũ trụ là chìa khóa để hiểu nguồn gốc hóa học của các ngôi sao, các hành tinh và thậm chí là sự sống.

Mặc dù các mẫu bụi vũ trụ đã đến Trái đất dưới dạng các hạt liên hành tinh, bụi sao chổi và thiên thạch, nhưng chúng hiếm khi mang tính đại diện.

Do đó, các tính chất của vật liệu này có thể được nghiên cứu thông qua các quan sát thiên văn hoặc bằng cách thử nghiệm bụi mô phỏng được tạo ra trong phòng thí nghiệm.

Tuy nhiên, tạo ra bụi vũ trụ rất riêng của chúng ta trên Trái đất trước đây là một quá trình tốn kém, phức tạp và tốn thời gian.

Các nhà khoa học Anh đã chỉ ra rằng có thể sử dụng lò vi sóng nhà bếp thông thường để tạo ra bụi vũ trụ trong phòng thí nghiệm - hình ảnh trước và trong suốt quá trình sấy khô

"Thành phần của bụi vũ trụ không được hiểu rõ và hiện tại không thể thu thập các mẫu để phân tích", Stephen Thompson của Diamond Light Source, máy gia tốc hạt synchrotron quốc gia của Anh giải thích.

"Vì vậy, việc có thể tạo ra các mẫu bụi tương tự trong lò vi sóng có thể giúp làm sáng tỏ lịch sử hệ mặt trời ban đầu của chúng ta".

Trong nghiên cứu của họ, Tiến sĩ Thompson và các đồng nghiệp đã nghiên cứu một phương pháp sản xuất vật liệu rắn từ các vật liệu nhỏ gọi là quy trình sol-gel.

Sol-gel bắt đầu với độ đặc tương tự như kem tay - và vì vậy chúng phải được sấy khô để tạo thành các mẫu bụi.

Tuy nhiên, không khí làm khô các sol-gel là một quá trình tốn thời gian, có thể mất khoảng 24 giờ để thu được một mẫu thành phẩm.

Một sự phức tạp khác đến từ hình thức bao gồm sắt - mà ở đây trên Trái đất, có xu hướng hình thành những vết gỉ không thể nhìn thấy trong không gian

"Mặc dù chúng ta thấy bằng chứng về sắt trong các ngôi sao và hành tinh, chúng ta không thấy nó trong môi trường liên sao. Đây là vấn đề thiếu sắt"", tiến sĩ Thompson giải thích.

"Một lời giải thích có thể là sắt thoát ra dưới dạng hạt nano. Một điều nữa là sắt bị "khóa" trong các khoáng chất silicat, với số lượng quá thấp sẽ ảnh hưởng lớn đến tính chất quang phổ của những thứ khác xuất hiện dưới dạng bụi silicat magiê nguyên chất". 

Các sol-gel tạo bụi có thể được thiết lập để kết hợp với sắt, nhưng điều đó đòi hỏi các điều kiện sấy đặc biệt, với quy trình dựa trên chân không do nhóm phát triển trước đó phải mất nhiều ngày để hoàn thành - một quá trình thậm chí còn tốn thời gian hơn.

Bụi vũ trụ trong Tinh vân Đầu ngựa, như được thấy với Kính viễn vọng Không gian Hubble

Để xem liệu họ có thể tăng tốc độ làm khô các sol-gel trong cả hai trường hợp hay không, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang một lò vi sóng nội địa 900 watt.

Họ đã sử dụng lò vi sóng để sấy khô các loại gel được làm cả có và không có sắt, so sánh chúng với cùng một loại gel được sấy khô cả trong lò nướng thông thường và lò chân không.

Trong nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào việc tạo ra silicat sắt magiê, tương tự như các hạt bụi hình thành trong khí quyển xung quanh các ngôi sao khổng lồ đỏ.

Theo các nhà nghiên cứu, tái sử dụng lò vi sóng là một phương pháp tuyệt vời, rẻ tiền và nhanh chóng - chỉ mất 10 phút để chế tạo các mẫu bụi vũ trụ từ gel sol trong phòng thí nghiệm.

Họ hy vọng rằng kỹ thuật này sẽ được các nhà vật lý thiên văn khác đưa lên.

"Chúng ta không thể sao chép chính xác các điều kiện hình thành của bụi vũ trụ ở đây trên Trái đất", tiến sĩ Thompson nói.

"Không có phương pháp sản xuất mẫu bụi tương tự nào trong phòng thí nghiệm có thể mô phỏng tất cả bụi mà chúng ta quan sát được xung quanh các ngôi sao và trong môi trường liên sao".

"Tuy nhiên, bằng cách tạo và mô tả các mẫu này và so sánh chúng với dữ liệu thiên văn để xem chúng giống nhau ở đâu [...]".

Tác giả bài báo Anna Herlihy nói. "Ai có thể đoán lò vi sóng nhà bếp có thể tạo bụi vũ trụ”

"Khi nghiên cứu ban đầu hoàn tất, các nhà nghiên cứu sẽ tìm cách khám phá bằng phương pháp dựa trên lò vi sóng của họ để tạo ra các mẫu bụi với các chế phẩm khác nhau".

"Mỗi mẫu giúp chúng ta tiến thêm một bước để hiểu thêm về bụi vũ trụ và cách các hệ thống hành tinh hình thành", tác giả bài báo Anna Herlihy, người thực hiện phần lớn công việc thử nghiệm đằng sau nghiên cứu cho biết.

• Bằng chứng đầu tiên về nguồn gốc hình thành bụi vũ trụ
• NASA tạo bụi vũ trụ trong phòng thí nghiệm