methanol, een belangrijke bouwsteen voor de complexe organische verbindingen waaruit het leven bestaat, voor het eerst gedetecteerd in de protoplanetaire schijf van een jonge, verre ster. Deze bevinding zou wetenschappers kunnen helpen de chemie die optreedt tijdens de vorming van een planeet beter te begrijpen, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot het ontstaan ​​van leven.

Wetenschappers deden de ontdekking van methanol rond TW Hydrae, een ster met ongeveer 80 procent van de massa van onze zon en ongeveer 5 miljoen tot 10 miljoen jaar oud. Het vertegenwoordigt een jongere versie van hoe ons zonnestelsel er tijdens zijn vorming meer dan 4 miljard jaar geleden uitzag. Op ongeveer 170 lichtjaar afstand, TW Hydrae heeft de dichtstbijzijnde protoplanetaire schijf bij de aarde.

De methanol lijkt zich te bevinden in een ring met een piek van 30 astronomische eenheden van de ster. (Een astronomische eenheid, of AU, is de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon, of ongeveer 93 miljoen mijl.)

Dit methanolgas is waarschijnlijk afkomstig van methanolijs dat zich iets verder van de ster bevindt. De wetenschappers hebben hun bevindingen gedetailleerd beschreven in de krant, "Eerste detectie van gasfase-methanol in een protoplanetaire schijf, " publiceerde het tijdschrift Astrofysische journaalbrieven .

"Methanol is een belangrijk molecuul omdat in laboratoriumijsexperimenten is aangetoond dat het een grondstof is voor grotere en complexere moleculen. " zei hoofdauteur Catherine Walsh, een astrochemicus aan de Universiteit van Leeds in Engeland. "De succesvolle detectie van methanol in een protoplanetaire schijf levert overtuigend bewijs dat ook grotere moleculen aanwezig zijn."

Om TW Hydrae te analyseren, wetenschappers gebruikten de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Chili, het krachtigste observatorium tot nu toe voor het analyseren van de chemie van nabijgelegen protoplanetaire schijven. ALMA kan ook met ongekende resolutie in kaart brengen waar koud stof en gas zich in deze schijven bevinden. Bijvoorbeeld, het ontdekte onlangs gaten in deze schijven die mogelijk zijn uitgehouwen door opkomende planeten.

Men denkt dat methanol in protoplanetaire schijven eerst begint als ijs, vorming door chemische reacties op de oppervlakken van stofkorrels. Methanolvorming is een proces waarbij warmte vrijkomt, en de stofkorrels helpen deze overtollige energie te absorberen om nieuw gemaakte methanolmoleculen te stabiliseren, zei Walsh. Stofkorrels kunnen ook de vorming van methanol katalyseren, het verminderen van de hoeveelheid energie die deze moleculen nodig hebben om te vormen.

Als methanolijs in een protoplanetaire schijf dichter bij zijn ster spiraliseert, het vluchtige molecuul kan opgewonden raken door zonnestraling en een gas worden. Dit gas is wat onderzoekers nu hebben ontdekt.

De onderzoekers suggereren dat stofkorrels tot een millimeter groot die beladen zijn met methanolijs zich binnen 50 AU van TW Hydrae bevinden. Naarmate de stofkorrels groter worden, ze bereiken een grootte waarbij ze weerstand ondervinden van omringend gas. Deze weerstand vertraagt ​​de stofkorrels, en ze bewegen naar binnen naar de ster, zei Walsh.

Zodra methanolijs dichter bij TW Hydrae komt, het wordt methanolgas, maar de onderzoekers denken niet dat dit gebeurt omdat het ijs aan het opwarmen is, zoals eerder onderzoek suggereerde. In plaats daarvan, ze suggereren dat andere mechanismen verantwoordelijk zijn, zoals ultraviolette stralen van de ster. Deze bevinding kan de manier waarop wetenschappers de evolutie van protoplanetaire schijven in de toekomst modelleren, veranderen.

Methanol is een van de grootste complexe organische verbindingen die tot nu toe in protoplanetaire schijven is gedetecteerd. Bovendien, het is het eerste organische molecuul van een protoplanetaire schijf met een ondubbelzinnige oorsprong als ijs.

Zoals Walsh opmerkte, methanol kan dienen als de bouwsteen van grotere organische moleculen. Het meten van methanolniveaus kan, in principe, licht werpen op de hoeveelheden andere organische verbindingen die in het ijs kunnen voorkomen, komeetvormend materiaal in een baan om sterren, zei Walsh. Deze complexe organische moleculen hebben mogelijk bijgedragen aan het ontstaan ​​van leven op aarde.

"Er is gesuggereerd dat kometen een aantal, zo niet alle, van de organische grondstof voor de jonge aarde die nodig is om het leven te initiëren of te stimuleren, " zei Walsh. "De aanwezigheid van organisch-rijke kometen in andere schijven suggereert dat de basisingrediënten voor het initiëren of aandrijven van leven ook in deze schijven aanwezig zijn."

Er zijn een aantal mysteries die onopgelost blijven in deze nieuwe bevindingen. Bijvoorbeeld, de waargenomen methanolgasniveaus zijn, onverwacht, zo weinig als 100 keer minder dan eerder werd verwacht van recente modellen van protoplanetaire schijfchemie. Een mogelijkheid is dat de modellen de snelheid overschatten waarmee methanolijs methanolgas afgeeft, zei Walsh. Een andere mogelijkheid is dat deze modellen onderschatten hoeveel stellaire straling en andere factoren methanolmoleculen vernietigen, ze zei.

Het methanolgas "bevindt zich ook in een ander gebied van de schijf dan voorspeld in eerdere modellen, wat een raadsel blijft, " zei Walsh. "We werken er hard aan om deze puzzel te begrijpen, en nieuwe gegevens van ALMA, which will be in hand in 2017, will help us to do this."

Future research will also hunt for methanol in other nearby protoplanetary disks, and for larger organic molecules in all these disks, Walsh said.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NASA's Astrobiology Magazine. Verken de aarde en daarbuiten op www.astrobio.net.