Een van de fundamentele bouwstenen van het leven is stikstof. Een internationaal consortium was in staat om ammoniumzout met stikstof op het komeetoppervlak van Chury te detecteren dankzij een methode met analogen voor komeetmateriaal. De methode waarop het onderzoek naar de detectie van ammoniumzout is gebaseerd, is ontwikkeld aan de Universiteit van Bern.

Kometen en asteroïden zijn objecten in ons zonnestelsel die zich niet veel hebben ontwikkeld sinds de planeten werden gevormd. Als resultaat, ze zijn in zekere zin de archieven van het zonnestelsel, en het bepalen van hun samenstelling zou ook kunnen bijdragen aan een beter begrip van de vorming van de planeten.

Een manier om de samenstelling van asteroïden en kometen te bepalen, is door het zonlicht dat ze weerkaatsen te bestuderen, omdat de materialen op hun oppervlak zonlicht absorberen bij bepaalde golflengten. We praten over het spectrum van een komeet, die bepaalde absorptiekenmerken heeft. VIRTIS (zichtbaar, infrarood- en warmtebeeldspectrometer) aan boord van de Rosetta-ruimtesonde van de European Space Agency (ESA) bracht het oppervlak van komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko in kaart, kortweg Chury genoemd, van augustus 2014 tot mei 2015. Uit de door VIRTIS verzamelde gegevens bleek dat het oppervlak van de komeet bijna overal uniform is qua samenstelling:het oppervlak is erg donker en licht rood van kleur, door een mengsel van complexe, koolstofhoudende verbindingen en ondoorzichtige mineralen. Echter, de exacte aard van de verbindingen die verantwoordelijk zijn voor de gemeten absorptiekenmerken op Chury was tot nu toe moeilijk vast te stellen.

Kometenanaloog bood de oplossing voor de puzzel

Om te identificeren welke verbindingen verantwoordelijk zijn voor de absorptiekenmerken, onderzoekers onder leiding van Olivier Poch van het Instituut voor Planetologie en Astrofysica van de Université de Grenoble Alpes voerden laboratoriumexperimenten uit waarin ze kometenanalogen creëerden en omstandigheden simuleerden die vergelijkbaar waren met die in de ruimte. Poch had de methode samen met onderzoekers uit Bern ontwikkeld toen hij nog aan het Physics Institute van de Universiteit van Bern werkte. De onderzoekers testten verschillende potentiële verbindingen op de komeetanalogen en maten hun spectra, net zoals het VIRTIS-instrument aan boord van Rosetta had gedaan met Chury's oppervlak. De experimenten toonden aan dat ammoniumzouten specifieke kenmerken in het spectrum van Chury verklaren.

Antoine Pommerol van het Physics Institute van de Universiteit van Bern is een van de co-auteurs van de studie, die nu is gepubliceerd in Wetenschap . Hij legt uit:"Terwijl Olivier Poch aan de Universiteit van Bern werkte, we hebben samen methoden en procedures ontwikkeld om replica's van de oppervlakken van kometenkernen te maken." De oppervlakken werden gewijzigd door het ijs erop te sublimeren onder gesimuleerde ruimteomstandigheden. "Deze realistische laboratoriumsimulaties stellen ons in staat laboratoriumresultaten en gegevens die door de instrumenten op Rosetta of andere komeetmissies. De nieuwe studie bouwt voort op deze methoden om het sterkste spectrale kenmerk te verklaren dat is waargenomen door de VIRTIS-spectrometer met Chury, " Pommerol gaat verder. Nicolas Thomas, Directeur van het University of Bern Physics Institute en ook co-auteur van de studie, zegt:"Ons laboratorium in Bern biedt de ideale mogelijkheden om ideeën en theorieën te testen met experimenten die zijn geformuleerd op basis van gegevens die zijn verzameld door instrumenten op ruimtemissies. Dit zorgt ervoor dat de interpretaties van de gegevens echt plausibel zijn."

Vitale bouwsteen "verbergt" in ammoniumzouten

De resultaten zijn identiek aan die van de Bern-massaspectrometer ROSINA, die ook gegevens had verzameld over Chury aan boord van Rosetta. Een studie gepubliceerd in Natuurastronomie onder leiding van astrofysicus Kathrin Altwegg was in februari de eerste die stikstof ontdekte, een van de fundamentele bouwstenen van het leven, in het vage omhulsel van kometen. Het had zichzelf "verborgen" in de vage omhulling van Chury in de vorm van ammoniumzouten, waarvan het optreden tot nu toe niet kon worden gemeten.

Hoewel de exacte hoeveelheid zout nog moeilijk in te schatten is op basis van de beschikbare gegevens, het is waarschijnlijk dat deze ammoniumzouten de meeste stikstof bevatten die aanwezig is in de Chury-komeet. Volgens de onderzoekers is de resultaten dragen ook bij tot een beter begrip van de evolutie van stikstof in de interstellaire ruimte en zijn rol in de prebiotische chemie.