Komeet 67P produceert zijn eigen zuurstof

67P/Churyumov_Gerisamenko
Deze opname gemaakt door de navigatiecamera van de Rosetta toont komeet 67P/Churyumov_Gerisamenko op 7 juli 2015 vanaf een afstand van 154 kilometer. De opname heeft een resolutie van 13,1 meter/pixel en heeft een doorsnede van 13,4 kilometer (Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM).

In 2015 kondigen astronomen de ontdekking van moleculair zuurstof aan op komeet 67P/Churyumov-Gerisamenko die in die tijd werd bestudeerd met behulp van de Rosetta ruimtesonde. Volgens de onderzoekers was het de grootste verrassing van de missie, een ontdekking die onze kennis over het ontstaan van het zonnestelsel drastisch kan veranderen.

Moleculair zuurstof komt op Aarde algemeen voor maar het wordt zelden aangetroffen op andere plaatsen in het heelal. Astronomen hebben pas twee keer moleculair zuurstof buiten ons zonnestelsel aangetroffen en nog nooit bij een komeet. Het zuurstof werd aangetroffen in een dunne laag van gas die de komeet omringt en de oorspronkelijke verklaring voor de aanwezigheid was dat het, tijdens het ontstaan van het zonnestelsel zo’n 4,6 miljard jaar geleden, in het binnenste van de komeet was bevroren. Men nam aan dat de zuurstof vrij kwam toen de komeet dichter bij de Zon kwam en opwarmde. Met dank een aan chemicus die werkt aan de ontwikkeling van microprocessoren moet die theorie nu worden herzien.

Konstantinos Giapis van Caltech was geïnteresseerd in de bevindingen van de Rosetta-missie omdat chemische reacties die aan het oppervlak van komeet 67P plaatsvonden erg veel leken op de chemische reacties waarbij ionen zijn betrokken die botsen op het oppervlak van halfgeleiders waarmee dan weer snellere computerchips en grotere geheugens voor computers en telefoons worden ontwikkeld.

De chemicus constateerde dat de chemische reacties die hij al jaren in het lab aan het bestuderen was precies overeenkwamen met de reacties de op de komeet plaatsvinden.

In een nieuwe publicatie stelden de onderzoekers van Caltech dat het moleculair zuurstof bij komeet 67 niet erg oud is maar lokaal wordt geproduceerd in de nevel of de coma van de komeet als een reactie tussen water moleculen die worden weggeblazen van de komeet en geladen deeltjes die afkomstig zijn van de zonnewind.

Ze hebben experimenteel vastgesteld dat het mogelijk is om moleculair zuurstof dynamisch aan het oppervlak te laten ontstaan van materialen die erg lijken op de materialen die op komeet 67P zijn gevonden.

Moleculen van waterdamp worden weggeblazen van de komeet als die wordt opgewarmd door de Zon Deze watermoleculen worden geïoniseerd of geladen door ultraviolet licht van de Zon. De zonnewind blaast deze geïoniseerde watermoleculen terug naar de komeet. Als de watermoleculen het oppervlak van de komeet raken, die zuurstof bevat dat is gebonden in materialen als zand en roest, nemen de moleculen hieruit een zuurstofatoom op en wordt er O2 gevormd.

Dit abiotische productiemechanisme komt helemaal overeen met wat astronomen waarnemen in de coma van 67P en het trekt de aandacht van wetenschappers op energetische negatieve ionen die niet alleen in kometen voorkomen maar ook in andere planetaire objecten. Het mechanisme waarbij op deze manier moleculair zuurstof wordt gevormd kan zich in veel verschillende situaties afspelen.

Volgens de onderzoekers is het begrijpen van de herkomst van moleculair zuurstof in de ruimte belangrijk voor de evolutie van het heelal en de herkomst van leven op Aarde.

Deze bevindingen maken ook duidelijk dat het aantonen van zuurstof in de atmosferen van exoplaneten niet noodzakelijkerwijs op leven hoeft te duiden. Dit chemische proces betekent dat zuurstof geproduceerd kan worden zonder de noodzaak voor leven. Deze bevindingen beïnvloeden de manier waarop onderzoekers in de toekomst zoeken naar signalen van leven op exoplaneten.

De chemici hadden totaal geen idee dat de laboratoriumopstellingen die ze gebruiken ook toepasbaar zijn voor de astrofysica van kometen. Het originele chemische mechanisme is gebaseerd op de zogenaamde Eley-Rideal reacties die plaatsvinden als snelbewegende moleculen, in dit geval water, botsen op oppervlaktes en daarbij reageren met atomen die daar aanwezig zijn. Alle noodzakelijke condities voor dergelijke reacties zijn aanwezig op komeet 67P.

Eerste publicatie: 15 mei 2017
Bron: diverse persberichten