Wetenschappers vermoedden het al, maar dankzij nieuwe observaties van James Webb weten ze het nu zeker: zelfs op de koudste, donkerste plekken in grote interstellaire wolken worden ingrediënten voor leven gevormd.

Het ontstaan van leven vereist niet alleen een plek die daar geschikt voor is, maar ook de aanwezigheid van ingrediënten voor leven, zoals koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en zwavel. Deze elementen zijn belangrijke ingrediënten voor (leefbare) atmosferen en bouwstenen voor leven, zoals suikers en simpele aminozuren. Het feit dat onze aarde gaandeweg over deze ingrediënten voor leven is gaan beschikken, hebben we – zo wordt aangenomen – te danken aan ijzige kometen of planetoïden die deze tijdens inslagen op de aarde afzetten. Maar hoe zijn die ingrediënten voor leven dan op die kometen en ruimtestenen terechtgekomen? Aangenomen wordt dat deze reeds ontstaan zijn in de donkere gas- en stofwolk die uiteindelijk het zonnestelsel voortbracht. In dergelijke koude, donkere wolken zijn namelijk ijzige stofdeeltjes te vinden die een perfecte ontmoetingsplaats vormen voor atomen en moleculen die vervolgens middels allerhande chemische reacties transformeren tot substanties zoals water. En toen vervolgens een deel van de gas- en stofwolk ineenstortte en de zon vormde – met daaromheen een gas- en stofschijf waaruit nog wat later planeten voortkwamen – zouden die bouwstenen voor leven weer op planeten en in hun atmosferen zijn beland.

Experimenten
Het is meer dan een fraaie theorie; laboratoriumonderzoek waarbij de omstandigheden in zo’n interstellaire wolk zo goed en zo kwaad als het ging werden nagebootst, heeft al aangetoond dat sommige simpele bouwstenen voor leven zo gevormd kunnen worden. Maar gaat het ‘in het wild’ net zo? Jazeker, zo stellen onderzoekers nu in het blad Nature Astronomy. Ze baseren zich op observaties van ruimtetelescoop James Webb.

Bevindingen
De telescoop tuurde hiertoe diep in een interstellaire wolk, die op 630 lichtjaar afstand van de aarde staat. En in de diepste en koudste delen van de wolk – waar pas over miljoenen jaren sterren geboren zullen worden – stuitte de telescoop op een aantal interessante moleculen in ijsvorm. Naast water gaat het ook om carbylsulfide, methaan, koolmonoxide, kooldioxide en zelfs de simpelste vorm van een complex organisch molecuul: methanol. Daarnaast zijn er ook voorzichtige aanwijzingen dat in de wolk nog complexere organische moleculen – zoals ethanol – te vinden zijn, zo stellen de onderzoekers. En daarmee is voor het eerst bewezen dat complexe moleculen zich diep in interstellaire wolken – en lang voor sterren in die regionen het levenslicht zien – kunnen vormen. “Dankzij de waarnemingen kunnen we meer inzicht krijgen in hoe op dergelijke plekken eenvoudige en complexe moleculen ontstaan die op hun beurt weer bouwstenen zijn voor leven,” aldus onderzoeker Melissa McClure, verbonden aan de Universiteit Leiden.

De waarnemingen
James Webb kon de ijzige moleculen waarnemen dankzij het infrarode licht van sterren die zich achter de interstellaire wolk bevinden; de telescoop kan dit infrarode licht nog net zien. De moleculen in de wolk absorberen unieke kleuren van dit sterlicht en verraden zo hun aanwezigheid en identiteit. “We hadden dit ijs simpelweg niet kunnen observeren zonder Webb,” stelt onderzoeker Klaus Pontoppidan. “In gebieden die zo koud zijn en zo’n grote dichtheid hebben, wordt een groot deel van het licht van de erachter gelegen sterren tegengehouden en we hadden Webbs voortreffelijke gevoeligheid nodig om het sterlicht te kunnen detecteren en zo het ijs in de interstellaire wolk te kunnen identificeren.”

Op deze foto zijn de twee sterren wier infrarood licht gebruikt werd om ijs in de koudste en donkerste delen van de interstellaire wolk te detecteren en identificeren, aangeduid. Deze sterren bevinden zich dus achter de wolk. Afbeelding: NASA, ESA, CSA & M. Zamani (ESA/Webb); Science: F. Sun (Steward Observatory), Z. Smith (Open University), & the Ice Age ERS Team.

Vervolgonderzoek
De onderzoekers zijn overigens nog niet klaar met deze interstellaire wolk. Op dit moment hebben ze twee plekken in de wolk bestudeerd, maar er zullen er nog tientallen volgen. Daarbij zullen ook plekken worden bekeken waar wel reeds sterren of zelfs reeds planeten gevormd worden. Het doel is om zo te achterhalen hoe het deze bevroren moleculen in die latere fasen vergaat. “Dat zal onthullen welke mengsels van ijs – en dus welke elementen – uiteindelijk op de oppervlakken van aardachtige exoplaneten worden afgeleverd of worden opgenomen in de atmosferen van gasreuzen of ijsplaneten,” stelt McClure.

Voor nu wijst alles er echter op dat bouwstenen voor leven overal en vrij overvloedig voorhanden zijn. En dat hint er dan weer voorzichtig op dat ons zonnestelsel – en wellicht ook het leven dat daarin te vinden is – weinig uniek is. “Nu we methanol in deze wolk zien en wellicht ook ethanol en zelfs grotere organische moleculen, ligt het voor de hand dat exoplaneten in vele opzichten dezelfde chemische ontwikkeling doormaken als de planeten in ons eigen zonnestelsel,” aldus onderzoeker Will Rocha.