Voor het eerst heeft een Leidse astronoom chemische modellen toegepast op veertien bekende kometen, waarbij hij tot zijn verrassing een duidelijk patroon aantrof.

Zou het kunnen dat alle kometen die door ons zonnestelsel zoeven op dezelfde plek het levenslicht hebben gezien? Volgens astronoom Christian Eistrup is dit niet zo’n gekke gedachte. In een nieuwe studie toont hij aan dat een aantal onderzochte kometen – hoewel verschillend in chemische samenstelling – best weleens allemaal dezelfde geboorteplek zouden kunnen delen. En dat is interessant. Want door te begrijpen waar kometen vandaan komen, kunnen we mogelijk ook het ontstaan van het leven op aarde ontrafelen.

Wat zijn kometen?
Kometen zijn relatief kleine hemellichamen die door ons zonnestelsel suizen. Ze bestaan uit ijs, stof en kleine rotsachtige deeltjes en kunnen soms hele gekke banen rond de zon aanhouden. Kometen beschikken vaak over een staart. Wanneer de ijsbal bij de zon of een andere ster in de buurt komt, warmt ‘ie op. Het ijs in de komeet sublimeert (verdampt) en haast zich weg van het oppervlak. Daarbij voert het lichte stof- en puindeeltjes met zich mee. Zo ontstaat een voor kometen zo kenmerkende stofstaart en coma (stoffige atmosfeer).

Het onderzoek
Op dit moment weten we al waar kometen uit bestaan en welke moleculen ze herbergen. Over hun geboorteplek is echter veel minder bekend. Daarom besloot Eistrup zich in een nieuw onderzoek over veertien bekende kometen te buigen om hun oorsprong te achterhalen. “Denk bijvoorbeeld aan komeet Halley, Hale-Bopp en 67P/Tsjoerjoemov-Gerasimenko,” somt de astronoom tegen Scientias.nl op. “We kozen voor deze kometen omdat de moleculaire meetgegevens die ik in mijn studie gebruikt heb, al in 2015 tijdens een ander onderzoek waren verzameld. Dat maakte het makkelijker om onze statistische test uit te voeren. Het betekende echter wel dat we ons moesten beperkten tot dezelfde veertien kometen.”


Geboorteplek
De onderzoekers gingen als volgt te werk. “De verschillende kometen bestaan allemaal uit verschillende moleculen, zoals H2O, CO, CO2 en CH3OH,” legt Eistrup uit. “De samenstellingen van deze kometen zijn dus niet hetzelfde. We hebben de kometen echter vergeleken met wat we denken dat de chemische samenstelling was in de regio rond de jonge zon zo’n vijf miljard jaar geleden, toen kometen en planeten in ons zonnestelsel werden gevormd. Met wat statistische berekeningen keken we of er een bepaalde tijd of plaats was in ons jonge zonnestelsel waar onze chemische modellen en de data over kometen samenkomen.” En dat bleek zo te zijn, zelfs in verrassende mate. De onderzoekers hoopten een aantal kometen met overeenkomsten te vinden, maar opvallend genoeg bleken alle veertien kometen dezelfde trend te vertonen. “Het interessante aan onze bevinding is dat ondanks de verschillende chemische samenstelling en verschillende banen rond de zon van al deze veertien kometen, ze nog steeds allemaal in dat ene model passen,” zegt Eistrup. “Dit suggereert dat ze hun oorsprong delen.”

Koud

De omstandigheden in het heelal ten tijde van de vorming van ons zonnestelsel waren heel anders dan nu. Om temperaturen van -250 graden Celsius te vinden, moet je nu namelijk afreizen tot voorbij Pluto. De destijdse condities waren echter volstrekt anders. Daarom hoeft de plek waar de kometen het levenslicht zagen zich niet noodzakelijkerwijs op dezelfde locatie te bevinden als waar Pluto nu ligt.

Zon
Die oorsprong bevindt zich in een gebied dicht bij de jonge zon, toen die nog omringd werd door een protoplanetaire schijf en de planeten zich nog aan het vormen waren. De temperatuur varieerde in deze regio tussen de 21 en 28 Kelvin. “Dat is behoorlijk koud, ongeveer -250 graden Celsius,” zegt Eistrup. Het betekent dat vrijwel alle moleculen die we kennen dan ijs zijn. “Waarschijnlijk zijn de kometen op verschillende tijdstippen tijdens de vorming van het jonge zonnestelsel geboren, maar mogelijk zijn ze dus wel afkomstig uit hetzelfde koude gebied rond de zon.” Maar als de kometen allemaal uit dezelfde regio komen, hoe kan het dan dat ze qua samenstelling zo anders zijn? “De modellen die we hebben gebruikt tonen aan dat de chemische samenstelling van het materiaal in deze regio in de loop van de tijd veranderde,” zegt Eistrup. “Dit komt omdat er in de ijsfase chemische reacties plaatsvinden. Op die manier zou de moleculaire samenstelling van het materiaal waar kometen uit ontstonden gedurende verschillende tijden zijn veranderd.” Een interessante gedachte. “Dit is een hele nieuwe kijk op de vorming van kometen,” gaat Eistrup verder. “En dat maakt het ook zo spannend.”


Vragen
De vraag is natuurlijk waarom dat ene koude gebied rond de jonge zon nou de uitgelezen geboorteplek voor kometen was. “Kometen zijn eigen restjes van de vorming van planeten,” legt Eistrup desgevraagd uit. “In die tijd waren kleine deeltjes – alles van microscopisch klein tot een grootte vergelijkbaar met zand op het strand – bedekt met ijs. Hierdoor bleven ze mogelijk makkelijker aan elkaar plakken dan grotere stenen. Dit plakkende effect zou ervoor kunnen hebben gezorgd dat ze steeds groter en groter werden en dat kometen zich dus in de koudste regionen hebben gevormd.” Daarnaast kun je je afvragen hoe het kan dat kometen zich op dit moment op verschillende plekken in ons zonnestelsel bevinden en verschillende banen rond de zon aanhouden, als ze allemaal uit dezelfde plek afkomstig zijn. “Het zou kunnen dat de banen van sommige van deze kometen verstoord zijn, bijvoorbeeld door Jupiter,” verklaart Eistrup.

“Het betekent dat als de juiste komeet de juiste planeet raakt onder de juiste omstandigheden, er zomaar leven zou kunnen ontstaan”

Leven
De bevindingen uit de studie hebben ook implicaties voor ons begrip over hoe het leven op aarde is ontstaan. Vele jaren geleden hebben kometen waarschijnlijk onze aarde gebombardeerd. En mogelijk hebben ze hier toen belangrijke bouwstenen voor leven afgeleverd, waar uiteindelijk jij en ik uit voort zijn gekomen. Kometen en leven op aarde gaan dus hand in hand. “We weten nog steeds niet hoe het leven op aarde is begonnen, maar de chemie op kometen kan wel leiden tot de productie van organische moleculen, waaronder een aantal bouwstenen voor leven,” zegt Eistrup. “Het betekent dat als de juiste komeet de juiste planeet raakt onder de juiste omstandigheden, er zomaar leven zou kunnen ontstaan.” En dus is het belangrijk om te achterhalen waar kometen precies vandaan komen, zodat we het mysterie verder kunnen ontrafelen.


Wil je meer weten over kometen die leven naar aarde brengen? Bekijk het filmpje van Speaking of Chemistry.

Daarnaast hebben we op dit moment de uitzonderlijke kans om kometen uit ons zonnestelsel te vergelijken met een interstellaire komeet, 2I/Borisov, die momenteel door ons zonnestelsel raast. En opvallend genoeg blijkt deze interstellaire komeet oxalonitril te bevatten, een gas dat ook terug te vinden is in ‘onze’ kometen. Een opmerkelijke bevinding die suggereert dat er wel wat gelijkenissen te vinden zijn tussen kometen uit ons eigen zonnestelsel en daarbuiten. “Als 2I/Borisov zich in hetzelfde temperatuurgebied van 21-28 Kelvin rond een andere ster heeft gevormd, is het goed mogelijk dat hij destijds een moleculaire samenstelling had die we in onze test kunnen gebruiken,” zegt Eistrup. 2I/Borisov is echter tijdens zijn reis waarschijnlijk blootgesteld aan veel verschillende fysieke omstandigheden, zoals extreme UV- en röntgenstraling, die complexe chemische processen hebben veroorzaakt en mogelijk de moleculaire samenstelling hebben veranderd. Of we dus ooit te weten zullen komen waar 2I/Borisov is geboren, is dus verre van zeker. “Wat de geschiedenis van deze komeet ook is en waar het ook van is gemaakt, het is ongelofelijk interessant voor de wetenschap om de moleculaire samenstelling en andere aspecten van deze komeet te meten,” besluit Eistrup.