De ‘kop’ van een komeet kleurt soms groen, maar de staart nooit. En nu weten we eindelijk waarom.

Al bijna een eeuw lang breken astronomen zich het hoofd over een hardnekkig mysterie. De ‘kop’ van sommige kometen kleurt namelijk soms groen. Maar de staart? Die nooit. Niemand begreep waarom. Maar nu stellen wetenschappers eindelijk de code te hebben gekraakt.

Groen
Af en toe gooien de Kuipergordel en de Oortwolk galactische sneeuwballen – bestaande uit ijs, stof en gesteente – onze kant op. Deze sneeuwballen – ofwel kometen – ondergaan een kleurrijke metamorfose terwijl ze door het zonnestelsel razen. De ‘koppen’ van veel kometen kleuren helder groen naarmate ze de zon dichter naderen. Maar vreemd genoeg verdwijnt deze groene tint voordat het de één of twee staarten achter de komeet heeft bereikt. Wetenschappers staan dan ook al bijna een eeuw voor een raadsel. Want waarom kleuren toch nooit de staarten van kometen groen?

Foto van komeet Atlas die op 28 december 2019 is ontdekt. De ‘kop’ van Atlas is groen gekleurd, terwijl zijn staart dat niet is. Afbeelding: Raysastrophotograhy via Wikimedia Commons

Voorgestelde theorie
In de jaren dertig van de vorige eeuw stelde de natuurkundige Gerhard Herzberg een mogelijke verklaring voor. Volgens hem is het fenomeen te wijten aan het feit dat zonlicht diatomische koolstof afbreekt; een chemische stof die ontstaat door de interactie tussen zonlicht en organisch materiaal op de kop van de komeet. Omdat diatomische koolstof echter niet stabiel is, viel deze theorie nagenoeg niet te testen.

Meer over diatomische moleculen
Diatomische moleculen zijn moleculen die uit slechts twee atomen bestaan. De atomen kunnen van hetzelfde element zijn of van elkaar verschillen. Het voorvoegsel ‘di-‘ komt van het Grieks en betekent twee. Diatomische koolstof bestaat uit twee koolstofatomen die aan elkaar zijn geplakt. Het is alleen te vinden in extreem energetische of zuurstofarme omgevingen, zoals sterren, kometen en de interstellaire ruimte.

Onderzoekers hebben nu echter eindelijk een manier gevonden om de chemische reactie in een laboratorium te testen. “Eerst moesten we diatomische koolstof-moleculen maken,” vertelt onderzoeker Timothy Schmidt. “We hebben dit gedaan door een groter molecuul te nemen – bekend als tetrachlooretheen – en de chlooratomen ervan af te schieten met een krachtige laser.”

Het klopt!
Met behulp van een vacuümkamer en nog veel meer lasers, slaagden de onderzoekers er uiteindelijk in om de chemische reactie in het laboratorium na te bootsen. En wat blijkt? Herzberg blijkt het bij het juiste eind te hebben. “We hebben het mechanisme bewezen waarmee diatomische koolstof wordt afgebroken door zonlicht,” zegt Schmidt. “Dit verklaart waarom de groene coma – de nevelige wolk van gas om de kern van een komeet – krimpt naarmate de komeet dichter bij de zon komt en ook waarom de staart van de komeet niet groen is.”

Zo zit het
Wanneer de zon een komeet opwarmt, verdampt de organische stof op de ijzige kern en komt in coma terecht. Zonlicht breekt vervolgens deze grotere organische moleculen af, waardoor diatomische koolstof ontstaat. Naarmate de komeet vervolgens dichter bij de zon in de buurt komt, vernietigen extreme UV-stralen de onlangs aangemaakte diatomische koolstof-moleculen. Hierdoor wordt de groene coma helderder. Tegelijkertijd gaat dit afbraakproces zo snel, dat de moleculen al verdwenen zijn vóórdat de groene kleur de staart heeft bereikt.

Kennis
Volgens de onderzoekers breiden we dankzij de studie zowel ons begrip over diatomische koolstof als kometen uit. “Door de levensduur en de afbraak van diatomische koolstof beter te begrijpen, komen we ook meer te weten over hoeveel organisch materiaal er op kometen verdampt,” stelt Schmidt. “Dergelijke ontdekkingen kunnen mogelijk ook helpen om andere ruimtemysteries op te lossen.”

Maar zo ver zijn nu we nu nog niet. In ieder geval weten we nu wel waarom je nog nooit een komeet met een groene staart hebt gezien. “Het is buitengewoon bevredigend om een ​​raadsel uit de jaren dertig eindelijk te hebben opgelost,” besluit Schmidt.