Enkele jaren geleden bezocht de Rosetta ruimtesonde van het Europese ruimtevaartagentschap de komeet 67P Churyumov-Gerasimenko (2014-2016). Misschien herinner je je nog de spectaculaire beelden van het landertje Philae op het komeetoppervlak. De wetenschappelijke instrumenten aan boord van Rosetta verzamelden gedetailleerde metingen van de komeet. In het bijzonder de massaspectrometer DFMS (Double Focusing Mass Spectrometer) – gebouwd door de Universiteit van Bern met belangrijke bijdragen van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIR A) in Ukkel – bleek een bron van fascinerende informatie over de samenstelling van de komeet.
Wanneer een komeet de Zon nadert, warmt zijn oppervlak op. Dit oppervlak bevat ijs, en dat begint te sublimeren: het wordt een gas. Het DFMS instrument “snuift” dit gas op en bepaalt de bestanddelen ervan – vooral water, koofstofdioxide, koolstofmonoxide, en zuurstofgas. Ingebed in dit ijs zijn er ook ‘stofdeeltjes’ omhuld door een laagje minder vluchtig materiaal. Eenmaal deze stofdeeltjes vrijkomen van het komeetoppervlak, dan warmen ze door het zonlicht op tot hogere temperaturen zodat zelfs dit minder vluchtig materiaal ook verdampt en zich mengt met het gas dat DFMS opsnoof rond de periode waarin de komeet zich het dichtst bij de Zon bevond.
Een gedetailleerde studie van de samenstelling van dit gas werd uitgevoerd door een team onder leiding van Dr. Nora Hänni van de universiteit van Bern en verscheen in het prestigieuze tijdschrift Nature Communications. ‘Minder vluchtig gas’ betekent doorgaans ‘grotere moleculen’ en dus een ingewikkelder scheikundige samenstelling. Inderdaad, het team identificeerde een aantal complexe organische (koolstofhoudende) verbindingen die nog nooit eerder in een komeet werden gevonden.
Dr. Nora Hänni:
We vonden bijvoorbeeld naftaleen, wat verantwoordelijk is voor de kenmerkende geur van motteballen. En we vonden ook benzeencarbonzuur, een natuurlijke component van wierook. Bovendien identificeerden we ook benzaldehyde, een stof die algemeen wordt gebruikt in de voedingsindustrie om een amandelsmaak te geven, naast vele andere scheikundige stoffen.
Andere geïdentificeerde complexe verbindingen worden geklasseerd als “pre-biotisch”, omdat het intermediaire stoffen zijn voor de synthese van biomoleculen zoals suikers en aminozuren. Dit alles versterkt de hypothese dat kometen de Aarde zouden hebben gebombardeerd in de beginjaren van het zonnestelsel, end zo zouden hebben bijgedragen tot het ontstaan van koolstof-gebaseerd leven.
De onderzoekers vergeleken hun resultaten met materialen elders in het zonnestelsel. Deze complexe organische stoffen lijken erg op het oplosbaar organisch materiaal in meteorieten. Er is ook een sterke gelijkenis met organisch materiaal in de ringen van Saturnus. En sterrenkundigen zien gelijkaardige chemische stoffen in de interstellaire ruimte.
Dr. Johan De Keyser van het BIRA en co-auteur van de studie:
Dit wijst allemaal op een gezamenlijke oorsprong voor al deze materialen: we vermoeden dat het reeds aanwezig was in de interstellaire gas- en stofwolken waaruit het zonnestelsel ontstond.” zegt Johan De Keyser van het BIRA, co-auteur van de studie. “Op verschillende manieren brengen de metingen van DFMS ons tot eenzelfde conclusie: Kometen bevatten inderdaad onaangetast materiaal dat dateert van voor de geboorte van ons zonnestelsel.
Het lijkt misschien vreemd dat dit soort belangrijke wetenschappelijke resultaten pas verschijnen vijf jaar nadat Rosetta op de komeet werd neergezet en uitgeschakeld. Dat heeft te maken met de complexiteit van de metingen.
Johan De Keyser :
Om betrouwbare metingen te bekomen doen we ons uiterste best om te corrigeren voor allerlei effecten in het instrument. Temperatuursveranderingen, blootstelling aan de ruimte gedurende vele jaren (Rosetta werd gelanceerd in 2004), veroudering van de detector … Gedurende de voorbije jaren hebben we geprobeerd deze invloeden te begrijpen en ervoor te compenseren. Onze collega’s in Bern hebben ook heel wat tijd gespendeerd in hun labo waar een kopie van DFMS staat, om daarmee de gevoeligheid van het instrument voor enkele van deze organische stoffen te bepalen. Het gaat om jaren van secuur werk … Maar ik ben er zeker van dat er nog meer wetenschappelijke ontdekkingen uit zullen voortkomen!
Voor meer informatie en details, zie het persbericht van de Universität Bern die de studie leidde.
Nature Communications-publicatie
N. Hänni, K. Altwegg, M. Combi, S. A. Fuselier, J. De Keyser, M. Rubin, and S. F. Wampfler: Identification and characterization of a new ensemble of cometary organic molecules, Nature Communications, 13, 3639 (2022).
DOI : 10.1038/s41467-022-31346-9
https://orfeo.belnet.be/handle/internal/9986
© Universität Bern
© ESA/Rosetta/NAVCAM