Astronomen zijn verrast: de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko bevat zuurstofmoleculen. Dat blijkt uit onderzoek van het Europese ruimtevaartuig Rosetta dat rond de komeet cirkelt. Een internationaal team van onderzoekers waaronder Ewine van Dishoeck en Catherine Walsh van de Universiteit Leiden publiceerde de resultaten vorige week in het vaktijdschrift Nature.

Ruimtevaartuig Rosetta vond het afgelopen jaar rond 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) al waterdamp, koolmonoxide, kooldioxide en diverse stikstof-, zwavel- en koolstofverbindingen. Maar moleculair zuurstof, dus O₂, de zuurstof die we hier op aarde inademen, was nog niet ontdekt.

Komeet 67P/C-G van dichtbij gefotografeerd door de Rosetta-sonde. Doordat de komeet bij het naderen van de zon opwarmt ontsnappen er grote hoeveelheden gassen uit het hemellichaam.

ESA

ESA

Ook bij andere kometen is tot nu toe geen zuurstof ontdekt. Dat komt onder andere doordat zuurstof snel reageert tot ozon (O₃) of water (H₂O). De onderzoekers waren dan ook verrast toen ze zuurstof ontdekten in de wolk rond 67P/C-G. Ewine van Dishoeck van de Sterrewacht Leiden onderzoekt de soorten moleculen die in de ruimte voorkomen en zegt over deze ontdekking: “Voor mij is dit het meest verrassende chemische resultaat van de Rosetta-missie tot nu toe. Decennialang hebben we gezocht naar interstellaire zuurstof zonder veel succes en nu vinden we haar zomaar in grote hoeveelheden in een komeet.” De resultaten van het onderzoek zijn vorige week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature gepubliceerd.

De onderzoekers analyseerden meer dan drieduizend spectra die ROSINA tussen september 2014 en maart 2015 verzamelde. Dat is het Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis-instrument van het Europese ruimte-agentschap ESA. Uit de gegevens bleek dat er in de gaswolk rond de komeet gemiddeld vier zuurstofmoleculen zijn voor elke honderd watermoleculen. Dat is tien keer meer zuurstof dan bestaande modellen over gaswolken in de ruimte voorspellen.

Warme ontstaansgeschiedenis

De hoeveelheid zuurstof in de gaswolk rond de komeet was gedurende het half jaar vrij constant. Dat is een aanwijzing dat het mogelijk al bij de vorming van de komeet geïncorporeerd is.

De onderzoekers vermoeden dat de zuurstof miljarden jaren geleden is opgenomen uit de gaswolk waaruit ons zonnestelsel inclusief kometen ontstond. Het probleem is dat de huidige modellen over de condities waaronder ons zonnestelsel zich vormde dat eigenlijk niet toelaten.

Artistieke impressie van de zogenoemde protoplanetaire schijf. Sterren ontstaan uit kosmische gaswolken die ‘instorten’ onder invloed van hun eigen zwaartekracht. De objecten die uiteindelijk om sterren heen draaien, bijvoorbeeld planeten, planetoïden en kometen, ontstaan doordat een gasschijf om de pasgeboren ster verder samenklontert.

ESA/C. Carreau

Een mogelijke verklaring is dat de zon geboren is in een wolk die iets warmer was dan normaal, hetgeen consistent is met de geringe hoeveelheid stikstof in de komeet. Een andere optie is dat de zuurstof geproduceerd is door bestraling van poreus waterijs. Op de een of andere manier moet de zuurstof beschermd zijn geweest tijdens de vorming van de komeet omdat de zuurstof anders vernietigd zou worden door chemische reacties. Hoe dan ook, deze ontdekking impliceert dat de chemische modellen van ons vroege zonnestelsel herzien moeten worden.

“Dit een opwindende ontdekking”, zegt co-auteur Catherine Walsh, ook van de Sterrewacht Leiden. “Het is mogelijk dat zuurstof gevormd wordt en overleeft op manieren die we nu nog niet begrijpen. We staan te popelen om de astrochemie van de schijnbaar simpele zuurstof te ontrafelen.”