Een internationaal team van wetenschappers heeft aangetoond dat glycine, het eenvoudigste aminozuur en een belangrijke bouwsteen van het leven, kan vormen onder de barre omstandigheden die de chemie in de ruimte beheersen.

De resultaten, gepubliceerd in Natuurastronomie , suggereren dat glycine, en zeer waarschijnlijk andere aminozuren, vormen in dichte interstellaire wolken ruim voordat ze transformeren in nieuwe sterren en planeten.

Kometen zijn het meest ongerepte materiaal in ons zonnestelsel en weerspiegelen de moleculaire samenstelling die aanwezig was op het moment dat onze zon en planeten op het punt stonden zich te vormen. De detectie van glycine in de coma van komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko en in monsters die van de Stardust-missie naar de aarde zijn teruggekeerd, suggereert dat aminozuren, zoals glycine, vormen lang voor de sterren. Maar tot voor kort, men dacht dat de vorming van glycine energie vereiste, duidelijke beperkingen stellen aan de omgeving waarin het kan worden gevormd.

In de nieuwe studie heeft het internationale team van astrofysici en astrochemische modelbouwers, voornamelijk gebaseerd op het Laboratorium voor Astrofysica van de Leidse Sterrewacht, Nederland, hebben aangetoond dat glycine zich kan vormen op het oppervlak van ijzige stofkorrels, bij gebrek aan energie, via 'donkere chemie'. De bevindingen zijn in tegenspraak met eerdere studies die hebben gesuggereerd dat UV-straling nodig was om dit molecuul te produceren.

Dr. Sergio Ioppolo, van de Queen Mary University of London en hoofdauteur van het artikel, zei:"Donkere chemie verwijst naar chemie zonder de noodzaak van energetische straling. In het laboratorium waren we in staat om de omstandigheden in donkere interstellaire wolken te simuleren waar koude stofdeeltjes worden bedekt door dunne ijslagen en vervolgens worden verwerkt door atomen in te slaan, waardoor voorlopersoorten fragment en reactieve tussenproducten om te recombineren."

De wetenschappers toonden eerst methylamine, de voorlopersoort van glycine die werd gedetecteerd in de coma van de komeet 67P, zou kunnen vormen. Vervolgens, met behulp van een unieke ultrahoogvacuümopstelling, uitgerust met een reeks atomaire bundellijnen en nauwkeurige diagnostische hulpmiddelen, ze konden bevestigen dat ook glycine kan worden gevormd, en dat de aanwezigheid van waterijs essentieel was in dit proces.

Verder onderzoek met behulp van astrochemische modellen bevestigde de experimentele resultaten en stelde de onderzoekers in staat om gegevens verkregen op een typische laboratoriumtijdschaal van slechts één dag te extrapoleren naar interstellaire omstandigheden, miljoenen jaren overbruggen. "Hieruit vinden we dat er in de tijd kleine maar substantiële hoeveelheden glycine kunnen worden gevormd in de ruimte, ", aldus professor Herma Cuppen van de Radboud Universiteit, Nijmegen, die verantwoordelijk was voor enkele van de modelleringsstudies in het papier.

"De belangrijke conclusie van dit werk is dat moleculen die als bouwstenen van het leven worden beschouwd, zich al vormen in een stadium dat ruim voor het begin van de ster- en planeetvorming ligt, " zei Harold Linnartz, Directeur van het Laboratorium voor Astrofysica van de Sterrewacht Leiden. "Zo'n vroege vorming van glycine in de evolutie van stervormingsgebieden houdt in dat dit aminozuur alomtegenwoordig in de ruimte kan worden gevormd en in het grootste deel van ijs wordt bewaard voordat het wordt opgenomen in kometen en planetesimalen die het materiaal vormen waaruit uiteindelijk planeten zijn gemaakt."

"Eenmaal gevormd, glycine kan ook een voorloper worden van andere complexe organische moleculen, " concludeerde Dr. Ioppolo. "Volgens hetzelfde mechanisme, in principe, andere functionele groepen kunnen aan de glycine-ruggengraat worden toegevoegd, resulterend in de vorming van andere aminozuren, zoals alanine en serine in donkere wolken in de ruimte. Uiteindelijk, deze verrijkte organische moleculaire inventaris is opgenomen in hemellichamen, zoals kometen, en afgeleverd aan jonge planeten, zoals is gebeurd met onze aarde en vele andere planeten."