Het suggereert voorzichtig dat ook vele andere planeten bij hun geboorte getrakteerd worden op de organische moleculen die hier op aarde uiteindelijk leidden tot het ontstaan van leven.

Astronomen hebben zich in een nieuwe studie over de protoplanetaire schijven van enkele piepjonge sterren gebogen. Dit zijn de afgeplatte schijven bestaande uit stof en gas rondom een jonge ster waarin planeten het levenslicht zien. De onderzoekers slaagden erin om de chemicaliën die zich in deze ‘kraamkamers’ ophouden, in ongekend detail in kaart te brengen. En het blijkt dat planeetvormende schijven wemelen van de organische moleculen.

Hoe ontstaan planeten?
Wat we tot nu toe weten is dat de meeste planeten ontstaan wanneer een moleculaire wolk instort, waardoor een jonge ster ontstaat. Het systeem begint steeds een beetje sneller draaien en er ontstaat een afgeplatte schijf rondom de jonge protoster; de protoplanetaire schijf. In de miljoenen jaren die volgen botsen deeltjes in de schijf tegen elkaar, waardoor deze deeltjes samenklonteren tot steeds grotere objecten. En zo worden planeten geboren (zie ook de afbeelding hieronder).

Illustratie van de eerste stappen van het ontstaan van planeten. Linksboven: een protoplanetaire schijf bestaande uit gas en stofdeeltjes. Onder: deze deeltjes klonteren samen tot steeds grote agglomeraten. Rechtsboven: uiteindelijk leidt dit tot planeten rondom een jonge ster. Afbeelding: Daria Dall’Olio.

Wetenschappers vermoeden dat onze jonge aarde gebombardeerd werd met bouwstenen voor leven door middel van inslagen van planetoïden en kometen. Deze zouden zich in de protoplanetaire schijf rond onze zon gevormd hebben. Maar wetenschappers waren er niet zeker van of alle protoplanetaire schijven complexe organische moleculen bevatten waaruit leven kan ontstaan.

Studie
Om dat te achterhalen, bestudeerden onderzoekers met behulp van de ALMA-telescoop vijf protoplanetaire schijven die zich tussen de 300 en 500 lichtjaar afstand van de aarde bevinden. De onderzoekers waren specifiek op zoek naar drie moleculen, namelijk cyanoacetyleen (HC3N), acetonitril (CH3CN) en cyclopropenylideen (c-C3H2). Uiteindelijk, na een studie van twee jaar, komen de onderzoekers met een verrassende ontdekking. “Deze planeetvormende schijven wemelen van de organische moleculen, waarvan sommige betrokken zijn bij de oorsprong van het leven hier op aarde,” aldus onderzoeker Karin Öberg.

De vier bestudeerde protoplanetaire schijven en hun eigenschappen. Afbeelding: Dr J.D.Ilee/University of Leeds

De onderzoekers troffen de moleculen in vier van de vijf waargenomen schijven aan. Bovendien blijken de moleculen overvloedig aanwezig te zijn; zelfs in grotere mate dan het team had verwacht.

Bouwstenen voor leven
Het betekent dat de meeste van de bestudeerde protoplanetaire schijven dus een groot aantal bouwstenen voor leven herbergen. Mogelijk is de aarde dus niet zo uniek als we soms denken. Want de studie suggereert voorzichtig dat ook vele andere planeten bij hun geboorte getrakteerd worden op de organische moleculen die hier op aarde uiteindelijk leidden tot het ontstaan van leven. De nodige fundamentele chemische omstandigheden komen dus misschien wel op veel grotere schaal in de Melkweg voor. “Dit is echt spannend,” zegt Öberg. “De chemicaliën in elke schijf zullen uiteindelijk het type planeet dat zich vormt beïnvloeden en bepalen of de planeten al dan niet leven kunnen herbergen.”

Plek
De nieuwe kaarten laten daarnaast zien dat de chemicaliën niet uniform over elke protoplanetaire schijf zijn verspreid. In plaats daarvan is elke schijf een andere planeetvormende ‘soep’; een allegaartje van moleculen. Dit suggereert dat planeten geboren worden in verschillende chemische omgevingen. Elke planeet wordt mogelijk tijdens zijn vorming blootgesteld aan verschillende moleculen; afhankelijk van zijn precieze locatie in een schijf. “Onze kaarten laten zien dat het veel uitmaakt waar in een schijf een planeet wordt gevormd,” legt Öberg uit. “Twee planeten die zich rond dezelfde ster vormen kunnen dus heel verschillende organische voorraden hebben.” Het betekent dat de chemie die in één enkele schijf voorkomt, veel gecompliceerder is dan onderzoekers dachten. “Elke afzonderlijke schijf ziet er heel anders uit dan de volgende,” zegt onderzoeker Charles Law. “De planeten die zich in deze schijven vormen, zullen heel verschillende chemische omgevingen ervaren.”

Planetoïden en kometen
Dankzij de vernuftige ALMA-telescoop hebben onderzoekers een inkijkje gekregen in de binnenste regionen van protoplanetaire schijven en enkele moleculen kunnen identificeren. Interessant is dat de moleculen zich met name bevinden in gebieden waar ook planetoïden en kometen worden gevormd. En dat betekent dat deze hemellichamen mogelijk – net zoals dat op onze aarde is gebeurd – de bouwstenen voor leven op andere planeten afleveren. “De belangrijkste bevinding uit deze studie is dat dezelfde ingrediënten die nodig waren voor het ontstaan van leven op aarde, ook rond andere sterren worden gevonden,” vat onderzoeker Catherine Walsh samen. “Het is goed mogelijk dat de moleculen die nodig zijn om het leven op planeten op gang te brengen, al direct in alle planeetvormende omgevingen beschikbaar zijn.”

Een van de volgende vragen die de onderzoekers hopen te beantwoorden, is of er nog complexere moleculen in de protoplanetaire schijven voorkomen. Daarnaast zijn ze van plan om in de toekomst nog meer protoplanetaire schijven te bestuderen. Want een grotere steekproefomvang kan de getrokken conclusies uit de huidige studie verder versterken.