De speurtocht naar moleculaire bouwstenen van leven in het heelal kan voor een groot deel plaatsvinden in aardse laboratoria. Onderzoek aan verschillende moleculen in gesimuleerde ruimteomstandigheden vertelt wetenschappers welke moleculen ze wel of niet in het heelal kunnen verwachten. Die simulaties kunnen plaatsvinden in laboratoriumopstellingen of met behulp van computers. De Leidse astrochemicus Richard Ruiterkamp gebruikte deze methoden om bepaalde koolstofhoudende moleculen te onderzoeken. Volgende week donderdag, 28 oktober, verdedigt hij zijn proefschrift ‘Aromatic Molecules in Space’ aan de Universiteit van Leiden. Het SRON Nationaal Instituut voor Ruimteonderzoek financierde zijn werk.

Hoe heeft het leven op onze planeet kunnen ontstaan? En, als het hier heeft kunnen ontstaan, kan dat dan ook op andere plekken in het heelal gebeuren? Maar hoe ziet het er dan uit en wat kunnen wij daarvan zien? Veel ruimteonderzoekers houden zich op een of andere manier met deze fundamentele vragen bezig. De zoektocht naar leven in het heelal lijkt er één waarbij niet eens duidelijk is waar we nu eigenlijk naar op zoek zijn.

Routekaart

De astrochemie richt zich op de vorming en verspreiding van essentiële bouwstoffen van leven, zoals we dat kennen op aarde. Behalve de zoektocht naar water, neemt het onderzoek naar de vorming en verspreiding van koolwaterstoffen in het heelal een belangrijke plaats in. "Mijn werk heeft een soort routekaart opgeleverd die het speuren naar een bepaalde klasse van koolwaterstoffen een stuk efficiënter maakt", aldus Richard Ruiterkamp.

Sterren en planeten worden gevormd uit kosmische gaswolken die zich samentrekken onder invloed van de zwaartekracht. Als door die samentrekking de druk en temperatuur voldoende oplopen, gaat er vanzelf een kernreactie lopen en ontbrandt de ster. Een gedeelte van het materiaal dat rond die ster beweegt kan samenklonteren tot een planeet. Moleculen die aan de basis staan van eventueel leven op zo’n planeet zijn dus mogelijk al aanwezig in de gaswolk waaruit het hele planeetstelsel is ontstaan.

Monnikenwerk

Waarnemingen met gevoelige telescopen doen vermoeden dat de grootste fractie van koolstofhoudende moleculen in het heelal voorkomt in de vorm van polyaromatische koolwaterstoffen (PAK’s), grote moleculen met veel koolstof- en waterstofatomen er in. Hier spitste het onderzoek van Ruiterkamp zich dus ook op toe. Aanvankelijk vergeleek hij telescoopmetingen aan objecten in het heelal met metingen aan PAK’s die hij in het laboratorium in vergelijkbare omstandigheden bracht als die in de ruimte heersen. "Dit gaat op zich heel goed, maar als je weet hoeveel verschillende soorten PAK’s er zijn begrijp je wat een monnikenwerk het is", vertelt Ruiterkamp.

De promovendus besloot zijn laboratoriumexperimenten te combineren met het gebruik van computermodellen. "Door met behulp van computermodellen de moleculen te classificeren naar bepaalde trends, kon ik het aantal specifieke PAK’s dat we in de ruimte moeten zoeken enorm reduceren."

Hoe stabiel bepaalde PAK’s werkelijk in de ruimte zijn hoopt Ruiterkamp over twee jaar te weten te komen. Dan zullen zijn moleculen in een speciale module drie weken rond de aarde vliegen en worden blootgesteld aan echte ruimteomstandigheden. Dit experiment had eigenlijk vorig jaar moeten vliegen, maar de lancering mislukte toen door een falende motor van de Russische onbemande raket. Volgend jaar zullen er PAK’s van Ruiterkamp naar het internationaal ruimtestation ISS gevlogen worden voor een verblijf van drie jaar in de ruimte.

Planeetonderzoek

Rolf de Groot, programmamanager van SRON, is enthousiast over het werk van Ruiterkamp: "Richard en zijn promotor Pascale Ehrenfreund zoeken de ‘building blocks for life’ in de ruimte en op planeten. Dit is een belangrijk thema binnen het planeetonderzoek dat op dit moment wereldwijd geweldig in de belangstelling staat. Op 29 oktober richten we het Nationaal Platform voor Planeetonderzoek op om de Nederlandse ambities op dit gebied te bepalen en te coördineren." In het Nationaal Platform voor Planeetonderzoek zijn, onder regie van SRON en het Nederlands Instituut voor Vliegtuigontwikkeling en Ruimtevaart (NIVR), wetenschappers, technologische instituten en ruimtevaartindustrie vertegenwoordigd.