Bij waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en ESA’s ruimtesonde Rosetta is het organohalogeen freon-40 ontdekt in het gas rond respectievelijk een jonge dubbelster en een komeet. Organohalogenen worden op aarde gevormd bij organische processen, maar dit is voor het eerst dat ze in de interstellaire ruimte zijn gedetecteerd. De ontdekking wijst erop dat organohalogenen niet zo geschikt zijn als ‘verklikkers’ van leven als werd gehoopt. Dat neemt niet weg dat ze waarschijnlijk een belangrijk bestanddeel zijn van het materiaal waaruit planeten ontstaan.
Dit resultaat, dat wordt gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy, onderstreept nog eens hoe moeilijk het is om moleculen te vinden die het bestaan van buitenaards leven kunnen aantonen. Aan de hand van gegevens die zijn verzameld met ALMA in Chili en het ROSINA-instrument van ESA’s Rosetta-missie heeft een team van astronomen zwakke sporen ontdekt van de chemische verbinding freon-40 (CH3Cl), ook bekend als chloormethaan en methylchloride, rond zowel het jonge stersysteem IRAS 16293-2422 [1], ongeveer 400 lichtjaar van ons vandaan, als de beroemde komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) in ons eigen zonnestelsel. De nieuwe ALMA-waarneming is de eerste detectie ooit van een organohalogeen in de interstellaire ruimte [2].
Organohalogenen bestaan uit halogenen (‘zoutvormers’), zoals chloor en fluor, die gebonden zijn aan koolstof en soms ook andere elementen. Op aarde worden deze verbindingen gevormd door bepaalde biologische processen die zich afspelen in de meest uiteenlopende organismen – van schimmels tot de mens. Ook ontstaan ze bij allerlei industriële processen, zoals de productie van kleurstoffen en medicijnen [3]. De nieuwe ontdekking van een van deze verbindingen, freon-40, op plekken waar nog geen leven kan zijn ontstaan, kan als teleurstellend worden gezien, omdat eerder onderzoek had aangegeven dat deze moleculen op de aanwezigheid van leven zouden kunnen wijzen.
‘De ontdekking van het organohalogeen freon-40 nabij deze jonge, zonachtige sterren kwam als een verrassing,’ zegt Edith Fayolle, onderzoeker bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts (VS), en hoofdauteur van het nieuwe onderzoeksverslag. ‘We hebben de vorming ervan simpelweg niet voorzien en waren verrast om het in zulke significante concentraties aan te treffen. Het staat nu vast dat deze moleculen zich gemakkelijk kunnen vormen in stellaire kraamkamers, wat nieuwe inzichten oplevert over de chemische evolutie van planetenstelsels, inclusief het onze.’ Het exoplanetenonderzoek gaat inmiddels verder dan het opsporen van planeten (de teller is de 3000 inmiddels ruimschoots gepasseerd). Er wordt nu ook gezocht naar zogeheten biomarkers – chemische verbindingen die op de mogelijke aanwezigheid van leven kunnen wijzen. Een cruciale stap in dit proces is bepalen welke moleculen een indicatie van leven kunnen zijn, maar dat is netelige kwestie.
‘ALMA’s ontdekking van organohalogenen in het interstellaire medium vertelt ons ook iets over de uitgangssituatie voor organische chemie op planeten. Deze chemie is een belangrijke stap naar het ontstaan van leven,’ voegt medeauteur Karin Öberg eraan toe. ‘Uit onze ontdekking blijkt dat organohalogenen waarschijnlijk een bestanddeel zijn van de zogeheten ‘oersoep’, zowel op de jonge aarde als op pas gevormde rotsachtige exoplaneten.’ Dit kan erop wijzen dat astronomen het bij het verkeerde eind hadden: organohalogenen zijn niet zozeer indicatoren van bestaand leven, als wel een belangrijk bestanddeel in de nog niet goed begrepen chemie die tot het ontstaan van leven leidt.
Medeauteur Jes Jørgensen van het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen voegt toe: ‘Dit resultaat is een bewijs van het vermogen van ALMA om astrobiologisch interessante moleculen te detecteren in de naaste omgeving van jonge sterren, waar zich planeten kunnen vormen. Eerder hebben we met ALMA al eenvoudige suikers en aminozuren rond verschillende sterren ontdekt. De bijkomende ontdekking van freon-40 rond komeet 67P/C-G toont aan dat er een duidelijk verband bestaat tussen de pre-biologische chemie van verre protosterren en ons eigen zonnestelsel.’
De astronomen hebben ook onderzocht hoe het zit met de relatieve hoeveelheden freon-40 die verschillende koolstofisotopen bevatten. Daaruit blijkt dat die verhoudingen voor het jonge stersysteem en de komeet ongeveer gelijk zijn. Dit onderbouwt het vermoeden dat een jong planetenstelsel de chemische samenstelling kan erven van de ster-vormende wolk waaruit het is voortgekomen. Dat betekent dat planeten al tijdens hun vormingsproces of anders via komeetinslagen van organohalogenen kunnen worden voorzien. ‘Onze resultaten laten zien dat we nog veel te leren hebben over de vorming van organohalogenen,’ concludeert Fayolle. ‘Verdere zoekacties naar organohalogenen rond andere sterren en kometen zijn nodig om hier het fijne van te weten te komen.’
Noten
[1] Deze protoster is een dubbelster, omgeven door een moleculaire wolk, in het stervormingsgebied Rho Ophiuchi. Dat maakt hem tot een uitstekend doelwit voor ALMA’s (sub)millimeter-‘ogen’.
[2] De hier gebruikte gegevens zijn afkomstig van de ALMA Protostellar Interferometric Line Survey (PILS). Het doel van deze survey is om de chemische complexiteit van IRAS 16293-2422 in kaart te brengen, door deze over het volledige golflengtebereik van ALMA tot op zeer kleine schalen – vergelijkbaar met de afmetingen van ons zonnestelsel – waar te nemen.
[3] Freon werd veel gebruikt als koelvloeistof (vandaar de naam), maar dat is inmiddels verboden, omdat dit een verwoestende uitwerking had op de beschermende ozonlaag van de aarde.
