Keukens zijn waar we creëren. Van kruimeltaart tot maïskolf, het gebeurt hier. Als je op mij lijkt, heb je af en toe een kalkoen te lang in de oven gelaten of de gegrilde kip verkoold. Wanneer vlees wordt verbrand, zijn er onder de geuren die je neus informeren over het slechte nieuws platte moleculen die bestaan uit koolstofatomen gerangschikt in een honingraatpatroon dat PAK's wordt genoemd of polycyclische aromatische koolwaterstoffen.
PAK's vormen ongeveer 10% van de koolstof in het universum en worden niet alleen in uw keuken aangetroffen, maar ook in de ruimte, waar ze in 1998 werden ontdekt. Zelfs kometen en meteorieten bevatten PAK's. In de illustratie kun je zien dat ze bestaan uit verschillende tot veel onderling verbonden ringen van koolstofatomen die op verschillende manieren zijn gerangschikt om verschillende verbindingen te maken. Hoe meer ringen, hoe complexer het molecuul, maar het onderliggende patroon is voor iedereen hetzelfde.
Al het leven op aarde is gebaseerd op koolstof. Een snelle blik op het menselijk lichaam onthult dat 18,5% ervan alleen van dat element is gemaakt. Waarom is koolstof zo cruciaal? Omdat het zich op verschillende manieren aan zichzelf en een groot aantal andere atomen kan binden, waardoor er veel complexe moleculen ontstaan waardoor levende organismen veel functies kunnen vervullen. Koolstofrijke PAK's zijn mogelijk zelfs betrokken geweest bij de evolutie van het leven, omdat ze in vele vormen voorkomen met potentieel veel functies. Een van die kan zijn geweest de vorming van RNA aanmoedigen (partner van het 'levensmolecuul'-DNA).
In de voortdurende zoektocht om te leren hoe eenvoudige koolstofmoleculen evolueren naar meer complexe moleculen en welke rol die verbindingen zouden kunnen spelen in de oorsprong van het leven, heeft een internationaal team van onderzoekers NASA's gefocust Stratosferisch observatorium voor infraroodastronomie (SOFIA) en andere observatoria op PAK's gevonden in de kleurrijke Iris Nebula in het noordelijke sterrenbeeld Cepheus de koning.
Bavo Croiset van de Universiteit Leiden en het team hebben vastgesteld dat wanneer PAK's in de nevel worden geraakt door ultraviolette straling van de centrale ster, ze evolueren tot grotere, complexere moleculen. Wetenschappers veronderstellen dat de groei van complexe organische moleculen zoals PAK's een van de stappen is die tot het ontstaan van leven leiden.
Sterk UV-licht van een pasgeboren, massieve ster zoals degene die de Irisnevel laat gloeien, heeft de neiging om grote organische moleculen af te breken in kleinere, in plaats van ze op te bouwen, volgens de huidige opvatting. Om dit idee te testen, wilden onderzoekers de grootte van de moleculen op verschillende locaties ten opzichte van de centrale ster schatten.
Het team van Croiset gebruikte SOFIA om boven het grootste deel van de waterdamp in de atmosfeer te komen, zodat hij de nevel kon waarnemen in infrarood licht, een vorm van licht dat onzichtbaar is voor onze ogen en die we detecteren als warmte. De instrumenten van SOFIA zijn gevoelig voor twee infraroodgolflengten die worden geproduceerd door deze specifieke moleculen, die kunnen worden gebruikt om hun grootte te schatten. Het team analyseerde de SOFIA-beelden in combinatie met gegevens die eerder waren verkregen door het Spitzer infrarood-ruimtetelescoop, de Hubble-ruimtetelescoop en de Canada-Frankrijk-Hawaii-telescoop op het grote eiland van Hawaï.
De analyse geeft aan dat de grootte van de PAK-moleculen in deze nevel per locatie in een duidelijk patroon verschillen. De gemiddelde grootte van de moleculen in de centrale holte van de nevel rond de jonge ster is groter dan op het oppervlak van de wolk aan de buitenrand van de holte. Ze kregen ook een verrassing: straling van de ster resulteerde eerder in een netto groei van het aantal complexe PAK's dan in hun vernietiging in kleinere stukjes.
In een paper gepubliceerd in Astronomy and Astrophysics concludeerde het team dat deze variatie in moleculaire grootte zowel te wijten is aan het feit dat enkele van de kleinste moleculen worden vernietigd door het harde ultraviolette stralingsveld van de ster, en aan middelgrote moleculen die worden bestraald, zodat ze combineren tot grotere moleculen.
Zoveel begint met sterren. Ze creëren niet alleen de koolstofatomen aan de basis van de biologie, maar het lijkt erop dat ze ze ook in complexere vormen leiden. We kunnen onze gelukkige sterren echt bedanken!
