Analyse van unieke vingerafdrukken in licht dat wordt uitgezonden door materiaal dat jonge sterren omringt, heeft "aanzienlijke reservoirs" van grote organische moleculen aan het licht gebracht die nodig zijn om de basis van het leven te vormen, zeggen onderzoekers.

Dr. John Ilee, Research Fellow aan de Universiteit van Leeds die de studie leidde, zegt dat de bevindingen suggereren dat de fundamentele chemische omstandigheden die resulteerden in het leven op aarde, op grotere schaal in de Melkweg zouden kunnen voorkomen.

De grote organische moleculen werden geïdentificeerd in protoplanetaire schijven die rond nieuw gevormde sterren cirkelen. Een soortgelijke schijf zou ooit de jonge zon hebben omringd, de planeten vormen die nu ons zonnestelsel vormen. De aanwezigheid van de moleculen is belangrijk omdat ze "opstapjes" zijn tussen eenvoudigere op koolstof gebaseerde moleculen zoals koolmonoxide, in overvloed gevonden in de ruimte, en complexere moleculen die nodig zijn om leven te creëren en in stand te houden.

Details van de studie worden vandaag gepubliceerd en zullen verschijnen in de Astrophysical Journal Supplement-serie . Het is een van de 20 artikelen die verslag doen van een groot internationaal onderzoek naar de chemie van planeetvorming.

Dr. Catherine Walsh van de School of Physics and Astronomy was een van de vijf co-PI's die het onderzoek leidden. Het programma 'Molecules with ALMA at Planet-forming Scales' (of MAPS) genoemd, het heeft gegevens gebruikt die zijn verzameld door de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (of ALMA) radiotelescoop in Chili.

Dr. Ilee en zijn team, bestaande uit astrofysici van 16 universiteiten over de hele wereld, gericht op het bestuderen van het bestaan, locatie en overvloed van de voorlopermoleculen die nodig zijn om leven te vormen.

Hij zei:"Deze grote complexe organische moleculen worden in verschillende omgevingen in de ruimte aangetroffen. Laboratorium- en theoretische studies hebben gesuggereerd dat deze moleculen de 'grondstoffen' zijn voor het bouwen van moleculen die essentiële componenten zijn in de biologische chemie op aarde, suikers maken, aminozuren en zelfs de componenten van ribonucleïnezuur (RNA) onder de juiste omstandigheden.

"Echter, veel van de omgevingen waar we deze complexe organische moleculen vinden, zijn vrij ver verwijderd van waar en wanneer we denken dat planeten worden gevormd. We wilden meer weten over waar precies, en hoeveel van, deze moleculen waren aanwezig in de geboorteplaatsen van planeten - protoplanetaire schijven."

ALMA – scheikunde observeren diep in de ruimte

Het onderzoek is mogelijk gemaakt door de vooruitgang in het vermogen van de ALMA-telescoop om zeer zwakke signalen van de moleculen in de koudste gebieden van de ruimte te detecteren.

Bij ALMA, een netwerk van meer dan 60 antennes wordt gecombineerd zodat het observatorium het signaal van deze moleculen kan detecteren. Elk molecuul zendt licht uit met duidelijk verschillende golflengten en produceert een unieke spectrale 'vingerafdruk'. Met deze vingerafdrukken kunnen wetenschappers de aanwezigheid van de moleculen identificeren en hun eigenschappen onderzoeken.

Dr. Walsh legt uit:"Dankzij de kracht van ALMA hebben we voor het eerst de verdeling en samenstelling kunnen meten van materiaal dat actief planeten bouwt rond nabije jonge sterren. De telescoop is krachtig genoeg om dit te doen, zelfs voor grote complexe moleculen die voorlopers zijn voor het leven."

Het onderzoeksteam was op zoek naar drie moleculen:cyanoacetyleen (HC3N), acetonitril (CH3CN), en cyclopropenylideen ( C -C3H2) – in vijf protoplanetaire schijven, bekend als IM Lup, GM Aur, ALS 209, HD 163296 en MWC 480. De protoplanetaire schijven bevinden zich tussen de 300 en 500 lichtjaar van de aarde. Alle schijven vertonen tekenen van voortgaande planeetvorming die in hen plaatsvindt.

Protoplanetaire schijven 'voeden' jonge planeten

De protoplanetaire schijf die een jonge planeet omringt, zal deze tijdens het vormen met materiaal "voeden".

Bijvoorbeeld, er wordt gedacht dat de jonge aarde met materiaal werd bezaaid via inslagen van asteroïden en kometen die zich hadden gevormd in de protoplanetaire schijf rond de zon. Maar wetenschappers waren er niet zeker van of alle protoplanetaire schijven reservoirs bevatten van complexe organische moleculen die in staat zijn om biologisch significante moleculen te creëren.

Deze studie begint die vraag te beantwoorden. Het vond de moleculen in vier van de vijf waargenomen schijven. In aanvulling, de overvloed aan moleculen was groter dan de wetenschappers hadden verwacht.

Dr. Ilee zei:"ALMA heeft ons in staat gesteld om naar deze moleculen te zoeken in de binnenste regionen van deze schijven, op schaalgrootte vergelijkbaar met ons zonnestelsel, Voor de eerste keer. Onze analyse toont aan dat de moleculen zich voornamelijk in deze binnengebieden bevinden, met abundanties die 10 tot 100 keer hoger zijn dan de modellen hadden voorspeld."

belangrijk, de schijfgebieden waarin de moleculen zich bevonden, zijn ook waar asteroïden en kometen worden gevormd. Dr. Ilee zegt dat het mogelijk is dat in deze schijven een proces kan plaatsvinden dat lijkt op het proces dat mogelijk heeft bijgedragen aan het ontstaan ​​van leven op aarde - waar bombardementen door asteroïden en kometen de grote organische moleculen naar de nieuw gevormde planeten overbrengen.

Dr. Walsh voegde toe:"Het belangrijkste resultaat van dit werk laat zien dat dezelfde ingrediënten die nodig zijn voor het zaaien van leven op onze planeet ook worden gevonden rond andere sterren. Het is mogelijk dat de moleculen die nodig zijn om het leven op planeten een kickstart te geven direct beschikbaar zijn in alle planeetvormende omgevingen."

Een van de volgende vragen die de onderzoekers willen onderzoeken, is of er nog complexere moleculen in de protoplanetaire schijven voorkomen.

Dr. Ilee voegde toe:"Als we moleculen zoals deze in zulke grote hoeveelheden vinden, ons huidige begrip van interstellaire chemie suggereert dat zelfs complexere moleculen ook waarneembaar zouden moeten zijn."

"We hopen ALMA te gebruiken om te zoeken naar de volgende stapstenen van chemische complexiteit in deze schijven. Als we ze detecteren, dan zullen we nog beter begrijpen hoe de ruwe ingrediënten van het leven rond andere sterren kunnen worden geassembleerd."