Sterrenkundigen verklaren hoe organische macromoleculen gevormd worden
Planeetonderzoekers gaan ervan uit dat de organische macromoleculen die de aarde geschikt voor leven maken, uit chondrieten komen. Maar de vraag bleef tot nu toe hoe die chondrieten, oftewel samengeklonterde kiezels die we vooral kennen als meteorieten, dan aan de macromoleculen zijn gekomen. Een internationaal team van onderzoekers van onder meer Universität Bern en TU Delft heeft hier met behulp van op waarnemingen gebaseerde computermodellen een verklaring voor gevonden. Macromoleculen kunnen in korte tijd gevormd worden in schijven van gas en stof rond jonge sterren. Ze publiceren hun bevindingen vandaag in Nature Astronomy.
Combinatie van stofval en straling
De onderzoekers combineren in een model twee verschijnselen die al in het echt zijn waargenomen. Het eerste is het verschijnsel dat er in de stofschijf die rond een jonge ster draait, gebieden zijn waar stof en ijs zich ophoopt. In zo'n stofval of ijsval ligt het ijzige stof niet stil, maar beweegt het omhoog en omlaag.
Het tweede verschijnsel draait om de zware bestraling, bijvoorbeeld door sterlicht, van eenvoudige ijsmengsels. Uit laboratoriumonderzoek is bekend dat er door bestraling zeer complexe moleculen van honderden atomen groot gevormd kunnen worden. Deze moleculen bevatten hoofdzakelijk koolstofatomen en zijn te vergelijken met roet en grafeen.
Als er, zo dachten de onderzoekers, nu eens stofvallen zijn die blootstaan aan een bombardement van sterlicht, dan zouden daar weleens organische macromoleculen kunnen ontstaan. Om hun hypothese te testen, stelden de onderzoekers een model op waarmee ze verschillende omstandigheden konden doorrekenen.
Animatie (video) van een stofval. (c) ESO/L. Calçada
Macromolecuul in paar decennia
Uit het model kwam naar voren dat zich bij de juiste omstandigheden macromoleculen kunnen vormen in slechts enkele tientallen jaren.
"We hadden dit resultaat natuurlijk gehoopt, maar dat het zo overduidelijk zou zijn, kwam toch wel als een mooie verrassing," zegt Dr. Niels Ligterink. Hij werkte tot juli aan de Universität Bern in Zwitserland en is recent begonnen bij de TU Delft, waar hij verder zal gaan met dit onderwerp. "Ik hoop dat vakgenoten meer aandacht krijgen voor het effect van zware straling op complexe chemische processen. De meeste onderzoekers richten zich op relatief kleine organische moleculen van enkele tientallen atomen groot, terwijl chondrieten juist vooral macromoleculen bevatten."
Elementen die belangrijk zijn voor leven
Chondrieten zijn een belangrijk bouwmateriaal van aarde geweest. Op hun beurt hebben de macromoleculen de elementen die belangrijk zijn voor leven, zoals koolstof en stikstof, geleverd.
De productie van macromoleculen in stofvallen lijkt efficiënt te zijn en kan plaats vinden in veel gebieden waar planeten vormen. Mogelijk zijn er vele exoplaneten die eenzelfde samenstelling van organische elementen als aarde hebben. Stukje bij beetje krijgen we meer indicaties dat andere planeten in het universum om ons heen best wel eens bewoonbaar kunnen zijn.
Niels Ligterink
In de toekomst willen de onderzoekers kijken hoe verschillende soorten stofvallen verschillend reageren op straling en bewegende stofstromen. Zo kunnen ze meer zeggen over de kans op leven rond verschillende soorten exoplaneten en sterren.