Chemie gebruiken om te zoeken naar leven in de ruimte – Raumfahrer.net

Fosfor is een van de bouwstenen van het leven en is niet buiten de aarde ontdekt. Wetenschappers uit Duitsland, Japan en de Verenigde Staten hebben nu de aanwezigheid van fosforzouten in een oceaan onder het ijs van Saturnusmaan Enceladus bewezen en hebben hun resultaten gepubliceerd in het tijdschrift Nature. Persbericht van de Universiteit van Leipzig.

Bron: Universiteit van Leipzig, 15 juni 2023.

15 juni 2023 – Onder de wetenschappers bevindt zich professor dr. Bernd Abel van het Instituut voor Technische Chemie aan de Universiteit van Leipzig. In een interview legt hij uit welke rol scheikundigen de laatste tijd hebben gespeeld in de verkenning van de ruimte.

Professor Abel, u maakt deel uit van een internationaal onderzoeksteam dat meetresultaten van de Cassini-ruimtesonde heeft geëvalueerd en gesimuleerd in laboratoriumexperimenten. Deze sonde verkende Saturnus en zijn manen van 2004 tot 2017. Wat was uw rol als scheikundige?

meneer dr. Bernd Abel (Bachelor): De meeste teamleden werken al meer dan tien jaar zeer succesvol samen op dit specifieke gebied. Hoewel de ontwikkeling van gereedschappen een gebied van de natuurkunde is, zijn levende systemen een gebied van de biologie. Chemie verbindt beide en zal erg belangrijk blijven bij het begrijpen van het concept van chemische evolutie van eenvoudige moleculen via meer complexe chemische structuren naar eenvoudige levende systemen.

In Leipzig hebben we de instrumenten en methoden ontwikkeld die nodig zijn voor laboratoriumexperimenten om massaspectra van de Cassini-sonde te interpreteren. Massaspectra brengen in kaart welk materiaal zich in het monster bevindt en zijn de sleutel geweest tot het begrijpen van de chemie van de oceaan onder de ijzige korst van Enceladus en andere manen in ons zonnestelsel.

We gebruikten ook kwantumchemische methoden om chemische processen te simuleren, waarvoor mijn team ook natuurkundigen omvat. De chemici in mijn team, gespecialiseerd in fysische en technische chemie, zijn ook specifiek verantwoordelijk voor het chemisch modelleren en modelleren.

We hebben het over monsters “verzameld” van meer dan 1,3 miljard km. Kunt u in het kort uitleggen hoe de metingen zijn uitgevoerd en hoe u de resultaten vervolgens hebt geëvalueerd?

Bachelor: De temperatuur op het oppervlak van Saturnusmaan Enceladus is min 200 graden Celsius, en onder de ijskorst van enkele kilometers dik bevindt zich een oceaan van water, waarvan de bodem temperaturen van ongeveer 90 graden Celsius kan bereiken.

De Cassini-sonde bestudeerde de vorming van de oceaan door materiaal te analyseren dat eroverheen vloog en door vulkanische geisers aan de zuidpool van de maan de ruimte in werd geslingerd. Met de zogenaamde Cosmic Dust Analyzer (CDA) aan boord van de lander werden onder meer de massaspectra van de onderzochte ijskorrels vastgelegd. Hierdoor was het in principe mogelijk om een ​​chemische analyse uit te voeren van de componenten, dat wil zeggen de moleculen, zouten en elementen van de ijsdeeltjes.

De complexe massaspectra moeten nu worden geanalyseerd. De hardware die we in het laboratorium in Leipzig hebben ontwikkeld en onze methoden maken het mogelijk om omstandigheden in de ruimte te simuleren. Dus simuleerden we het effect van ijsdeeltjes op de kosmische stofanalysator aan boord van het Cassini-ruimtevaartuig, dat typische maar complexe en onbekende patronen in de massaspectra veroorzaakte. Dankzij onze laboratoriumexperimenten konden we deze patronen begrijpen en interessante inzichten verschaffen in de chemie van de waterfase onder de ijskap van Enceladus (en andere manen in het zonnestelsel).

Hoe belangrijk zijn de resultaten voor verdere verkenning van de ruimte? Zullen chemici in de toekomst aan soortgelijke missies blijven deelnemen?

Bachelor: Met fosfor is de laatste nog ontbrekende essentiële bouwsteen op Enceladus ontdekt, die essentieel is voor het leven en de levensvormen zoals wij die kennen. De zoektocht naar leven zal een speciale rol spelen in toekomstige missies van de NASA en de European Space Agency. Op weg naar levende systemen zal men toch eerst op zoek gaan naar complexere moleculen.

De missie Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) van de European Space Agency (ESA) zal bijvoorbeeld een combinatie van teledetectie-, geofysische en locatie-instrumenten gebruiken om gedetailleerde observaties te maken van de gasreusplaneet en zijn drie manen – Ganymedes, Callisto en Europa. De missie zal deze manen onderzoeken als potentiële planetaire lichamen en habitats.

Zoals we in ons recente Nature-artikel lazen, heeft chemie een speciale betekenis in de zoektocht naar het leven zoals wij dat kennen. Alleen zij is in staat de grote kloof in de kennis van chemische evolutie tussen eenvoudige biomoleculen en de eerste complexe biomoleculaire complexen van de eerste eenvoudige organismen te begrijpen.

achtergrond:
De ontdekking van fosforzouten in de oceaan onder de ijsmantel van Enceladus is zojuist gepubliceerd in het populaire tijdschrift Nature. Onder leiding van een onderzoeksteam van de Freie Universität Berlin deelden andere teams van wetenschappers uit Leipzig, Stuttgart, Japan en de Verenigde Staten de bevindingen. meneer dr. Bernd Abel is hoogleraar technische chemie aan de universiteit van Leipzig en doet onderzoek naar materialen en methoden voor sensortechnologie en energietoepassingen. In het onderzoeksproject van de Cassini-missie was hij met name verantwoordelijk voor het ontwikkelen van apparatuur en methoden voor zogenaamde “analoge laboratoriumexperimenten” waarmee de complexe massaspectra van de Cassini-sonde konden worden gesimuleerd en uiteindelijk geïnterpreteerd. Hij was onder andere ook verantwoordelijk voor het evalueren van massaspectra met behulp van in het laboratorium geregistreerde gegevens en kwantumchemische berekeningen.

Abel is ook lid van het nieuwe collaboratieve onderzoekscentrum “Hyperpolarization in Molecular Systems” (HYP*MOL) aan de Universiteit van Leipzig en Chemnitz University of Technology, dat onlangs werd goedgekeurd door de Duitse Research Foundation.

origineel bericht:
“Detectie van fosfaten afkomstig uit de oceaan van Enceladus”: doi.org/10.1038/s41586-023-05987-9, hier beschikbaar.
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05987-9En
Pdf: https://www.nature.com/articles/s41586-023-05987-9.pdf.