Fosfor en ammoniumzouten gevonden met Rosetta

De Rosetta missie heeft fosfor en stikstof gevonden op de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Waarom is dat interessant? Fosfor en stikstof zijn twee van de zes bouwstenen van leven. Op het moment dat je dit leest, is je lichaam eiwitten aan het maken op basis van je DNA. Dat DNA kan niet bestaan zonder fosfor en beiden kunnen niet bestaan zonder stikstof. En zelfs het prilste microbiologische leven had fosfor en stikstof nodig.

Er was erg weinig bekend over waar fosfor vandaan kwam. Het werd waarschijnlijk gemaakt door supernova’s, maar wat gebeurde er daarna mee? In 2016 toonde het ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and NeutralAnalysis) instrument aan dat fosfor voorkwam in 67P/Churyumov-Gerasimenko. En dan voornamelijk fosformonoxide.

Ook de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) zocht onlangs naar fosfor, maar dan in een interstellaire nevel, AFGL 5142. AFGL 5142 is een nevel waar veel sterren geboren worden. ALMA heeft gevonden dat gas uit jonge sterren fosformonoxide mee blaast. Dat fosforoxide raakt terecht in het poreuze interstellaire stof en bevriest daar.

ALMA_view_of_the_star-forming_region_AFGL_5142.jpg
De interstellaire nevel AFGL 5142, in beeld gebracht door ALMA. (Credits: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rivilla et al.)

Dat interstellaire stof kan samen komen als stofkiezels en later rotsblokken, protoplaneten en kometen vormen. Die stofkiezels zijn gevonden in diezelfde komeet die Rosetta bezocht.

En er was onlangs nog een wetenschappelijk artikel over andere nieuwe bevindingen met het ROSINA instrument. Astronomen vroegen zich af waarom er zo weinig stikstof werd gevonden in de coma van kometen. Het antwoord kwam toen Rosetta door een stofwolk van 67P/Churyumov-Gerasimenko vloog. Tijdens die vlucht raakte de navigatiesystemen van Rosetta in de war en de massa spectrometer van ROSINA werd er bijna door uitgeschakeld.

Gelukkig wist ROSINA te blijven functioneren. Het stof dat van veel dieper in de komeet afkomstig was, bleek veel meer ammonia (en dus stikstof) te bevatten. Maar waarom dan geen ammonia in de coma? Het wetenschappelijk team vond de oplossing in ammoniumzouten. Ze vonden sporen van vijf soorten ammoniumzouten: ammoniumchloride, ammoniumcyanide, ammoniumcyanaat, ammoniumformiaat (ammonium met mierenzuur) en ammoniumacetaat. Die zouten verdampen pas bij veel hogere temperaturen en blijven daarom in het koude ijs.

02_20200120_Medienmitteilung_MediaRelease_UniBE_ROSINA_Chury_AmmoniumSaltUniBE_1800p.jpg
Ammoniumchloride kristallen (Credits: Universiteit van Bern)

Er is een goede kans dan kometen fosfor en diverse ammoniumzouten langs deze weg op Aarde gebracht hebben. Fosfor werd onderdeel van ons DNA. Letterlijk. En de ammoniumzouten vonden hun weg in aminozuren en nucleotiden.

Bronnen:

https://academic.oup.com/mnras/article/492/1/1180/5699695

https://www.unibe.ch/news/media_news/media_relations_e/media_releases/2020/media_releases_2020/the_salt_of_the_comet/index_eng.html

Coverfoto: ESA/Rosetta/NAVCAM

 

Kometen misschien toch bron van water op Aarde?

Kometen zijn weer terug in de race als een bron van het water in onze oceanen. Waar het water op onze planeet vandaan komt, is namelijk nog altijd een mysterie. Dat zit zo: 4,6 miljard jaar geleden is onze zon ontstaan. En rond onze ster was een schijf van stof en gas. Daar zat ook water bij, maar de hitte van de jonge zon deed dat water in het binnenste deel van die stofschijf verdampen. Het water en andere vluchtige stoffen verdwenen dus. Uit dat binnenste deel is onze planeet ontstaan.

Dus hoe zijn wij dan geëindigd met een planeet met zoveel water? Om dat te onderzoeken is water van kometen onderzocht op de hoeveelheid deuterium in het water. Deuterium is een broertje van het waterstof-atoom, maar dan verzwaard met een neutron. Water met waterstof verdampt sneller dan water met deuterium (zwaar water). Dat levert een bepaalde verhouding tussen deze twee stoffen op (D/H ratio).

Van een aantal kometen weten we nu die verhouding tussen deuterium en waterstof, zoals bijvoorbeeld dankzij de Rosetta missie. Maar de verhouding komt niet overeen met dat op Aarde. En dus zijn astronomen de aandacht al aan het verleggen naar asteroïden als bron van water.

413294main_ED09-0352-01_full_full.jpg
Het SOFIA observatorium is gebouwd in een Boeing 747SP. De spiegel van de telescoop is 2,5 meter in doorsnede. Het is een samenwerkingsverband van NASA en de Duitse ruimtevaartorganisatie DLR.

Maar bij nieuwe metingen van NASA’s vliegende observatorium SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) aan komeet 46P/Wirtanen, is wel een zelfde verhouding deuterium-waterstof gevonden. Dat is de derde komeet die wel overeenkomt met water op onze planeet. De eerdere twee waren: 103P/Hartley en 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková. Er is iets wat deze drie kometen gemeen hebben: het zijn hyperactieve kometen.

Hyperactieve kometen spuwen op een of andere manier stukken ijs in hun coma. Daar sublimeren ze pas, in plaats van op het oppervlak van de komeet, zoals bij gewone kometen. Een aantal astronomen denkt nu dat er op niet-hyperactieve kometen de verhouding deuterium-waterstof onder invloed van zonlicht op de een of andere manier verandert is. Bij hyperactieve kometen komt het ijs meer van binnen en is mogelijk nog ongewijzigd, ofwel veel meer zoals het water op Aarde.

De theorie overtuigt nog niet iedereen, maar er kunnen verdere tests in Aardse laboratoria gedaan worden. Bijvoorbeeld of de deuterium-waterstof verhouding op een of andere manier beïnvloed kan worden.

Bron:

https://www.scientificamerican.com/article/hyperactive-comets-hint-at-origins-of-earths-oceans/