Onderzoekers hebben in de ruimte een type ijs gevonden dat voorheen alleen in het lab was gezien. De vondst kan ons inzicht geven in het ontstaan van leven op aarde.
Onderzoekers hebben voor het eerst een pluizige vorm van ijs in de ruimte gevonden. Dat ijs heeft mogelijk een rol gespeeld bij het ontstaan van de moleculaire bouwstenen van leven.
Gewoonlijk heeft ijs een vaste kristalstructuur. Daarin worden alle H2O-moleculen stevig bij elkaar gehouden. Maar wanneer ijs niet volledig samengeperst is, zoals in poedersneeuw, kunnen sommige van deze moleculen losse uiteinden hebben. Dan zit slechts één van de twee waterstofatomen vast in het kristalrooster, terwijl het andere eruit bungelt.
Sterrenkundige Yamila Miguel: ‘Ik verbind onze kennis van het zonnestelsel met exoplanetenonderzoek’
Welke moleculen zweven er rond in de atmosferen van planeten rond verre sterren? En hoe ziet het binnenste van onze ‘eigen’ Jupiter eruit? Met die ...
Deze ‘bungelende bindingen’ weerkaatsen licht met specifieke frequenties. Bijna dertig jaar geleden hebben wetenschappers dit karakteristieke licht al in het lab gemeten. Maar het is lastig om dergelijk licht te meten wanneer het uit de ruimte komt, bijvoorbeeld van de met ijs bedekte stofkorrels waaruit sterren en planeten ontstaan. Licht met deze frequenties wordt namelijk geabsorbeerd door de aardatmosfeer.
Chamaeleon I-wolk
Om dat probleem te omzeilen, gebruikten astrochemicus Jennifer Noble van de Aix-Marseille-universiteit in Frankrijk en haar collega’s de James Webb-ruimtetelescoop. Daarmee spotten ze het licht van bungelende bindingen in de Chamaeleon I-wolk, een uitgestrekt stervormingsgebied op ongeveer 500 lichtjaar van de aarde.
De onderzoekers maten licht met twee frequenties die slechts een fractie hoger waren dan de frequenties die in het lab waren gemeten. Het ene signaal lijkt te horen bij licht dat is weerkaatst door ijs met bungelende bindingen. Het andere lijkt afkomstig van ijs dat zich heeft gebonden aan andere moleculen, waaronder koolmonoxide.
Volgens Noble is het lastig om te achterhalen welke vorm het ijs in de Chamaeleon I-wolk precies heeft aangenomen. Er zijn namelijk verschillende ijssoorten die de lichtsignalen kunnen produceren. Om daar onderscheid tussen te maken, zijn meer voorbeelden nodig. ‘Nu we ze in de ruimte kunnen zien, kunnen we gaan kijken hoe deze signalen van omgeving tot omgeving verschillen’, zegt Noble.
Leven op aarde
Als we de ijssoorten duidelijk van elkaar kunnen onderscheiden, kunnen we begrijpen hoe ijzige rotsen in de loop van de tijd op elkaar botsen en samenklonteren. Dat proces is cruciaal voor planeetvorming, aldus Noble.
Astrochemicus Martin McCoustra van de Heriot-Watt-universiteit in het Verenigd Koninkrijk hielp in de jaren negentig bij de eerste metingen van bungelende bindingen in het lab. Hij vindt het spannend dat we ze nu eindelijk ook in de ruimte kunnen waarnemen.
De interacties tussen licht en ijs bepalen welke moleculen ontstaan op een planeet in ontwikkeling, zegt McCoustra. Inzicht in deze bindingen is daarom cruciaal om meer te leren over de chemie die heeft geleid tot leven op aarde. ‘Deze kleine ijzige sneeuwballen zijn in feite de chemische nanofabrieken waarin complexe organische moleculen kunnen worden gemaakt’, zegt hij.
