Komeet C/2006 M4 (SWAN) met de kenmerkende staart.  Michael Jäger & Gerald Rhemann

Zijn alle kometen in ons zonnestelsel op dezelfde plaats ontstaan?

Alle kometen delen mogelijk hun geboorteplaats, zo blijkt uit nieuw onderzoek. Astronoom Christian Eistrup van de Universiteit Leiden heeft voor het eerst chemische modellen toegepast op 14 bekende kometen, en hij vond tot zijn verrassing een duidelijk patroon. Dat wijst erop dat alle kometen ontstaan zijn ergens dicht bij onze jonge zon, die toen nog omringd werd door een protoplanetaire schijf.

Kometen zoeven door ons zonnestelsel en bestaan uit ijs, stof en kleine rotsachtige deeltjes. Hun kernen kunnen een diameter hebben tot tientallen kilometer.

"Kometen zijn overal, en soms hebben ze hele gekke banen om de zon. In het verleden zijn er zelfs kometen op aarde terechtgekomen,’ zegt astronoom Christian Eistrup in een persmededeling van de Universiteit Leiden.

"We weten waaruit kometen bestaan en welke moleculen erin aanwezig zijn. Ze variëren in samenstelling, maar worden normaliter gezien als één groep ijsballen. Ik wilde daarom onderzoeken of kometen inderdaad één groep vormen, of dat we verschillende categorieën kunnen ontdekken."

Chemische modellen

"Wat als ik onze bestaande chemische modellen eens toepas op kometen?", dacht Eistrup tijdens zijn doctoraat. In het team in Leiden, waartoe ook hoogleraar moleculaire astrofysica Ewine van Dischoeck behoorde, ontwikkelde hij modellen om de chemische samenstelling van protoplanetaire schijven te voorspellen – platte schijven van gas en stof die rond jonge sterren voorkomen.

Het begrijpen van zulke schijven kan inzicht geven in hoe sterren en planeten gevormd worden. Gelukkig voor Eistrup bleken de Leidse modellen ook van pas te komen bij het onderzoeken van kometen en hun oorsprong. 

"Ik vond het interessant om onze chemische modellen te vergelijken met openbare gegevens over kometen", zegt de astronoom. "Gelukkig hielp Ewine mij hierbij. Met wat statistische berekeningen keken we of er een bepaalde tijd of plaats was in ons jonge zonnestelsel waar onze chemische modellen en de data over kometen samenkomen."

Dat bleek inderdaad het geval, en zelfs in verrassende mate. Waar de onderzoekers hoopten op een aantal kometen met overeenkomsten, bleek dat alle 14 onderzochte kometen dezelfde trend vertonen. "Er was één model dat het beste paste bij elke komeet, wat erop wijst dat ze hun oorsprong delen", aldus Eistrup.  

Artistieke voorstelling van een jonge ster met een protoplanetaire schijf. ESO/L. Calçada CC BY-SA 4.0

Dicht bij de jonge zon

En die oorsprong ligt ergens dicht bij onze jonge zon, toen die nog omringd werd door een protoplanetaire schijf en onze planeten zich nog aan het vormen waren.

Het model suggereert een bepaalde zone rond de zon, binnen het gebied waar koolmonoxide ijs wordt – relatief ver van de kern van de jonge zon. "Op deze plaatsen varieert de temperatuur van 21 tot 28 Kelvin, wat ongeveer min 250 graden Celsius is. Dat is extreem koud, zo koud dat vrijwel alle moleculen die we kennen dan ijs zijn."

"Door onze modellen weten we dat er bepaalde reacties plaatsvinden in de ijsfase – al gaat dat erg langzaam, denk aan een tijdsspanne van 100.000 tot 1 miljoen jaar. Maar dat zou kunnen verklaren waarom er verschillende kometen zijn met verschillende samenstellingen", zegt Eistrup.   

Maar als alle kometen op dezelfde plaats zijn gevormd, hoe eindigen ze dan op verschillende plekken en met verschillende banen in ons zonnestelsel? "Ondanks dat we nu denken dat ze allemaal geboren zijn op vergelijkbare plekken rond ons jonge zonnestelsel, kunnen de banen van sommige van deze kometen verstoord zijn – bijvoorbeeld door Jupiter."

De komeet Hartley 2, gefotografeerd door de Epoxi-missie van de NASA. NASA/JPL Caltech/UMD

Kleine steekproef

Zoals dat hoort voor een wetenschapper, plaatst Eistrup een kanttekening bij zijn publicatie. "Met slechts 14 kometen is onze steekproef behoorlijk klein. Daarom jaag ik nu op gegevens van nog veel meer kometen, om ze door ons model te halen en onze hypothese verder te toetsen", zegt Eistrup.

Hij hoopt daarnaast dat astronomen die de oorsprong en evolutie van ons zonnestelsel onderzoeken, zijn resultaten kunnen gebruiken. "Ons onderzoek wijst erop dat kometen ontstaan zijn tijdens de periode die zij onderzoeken, dus wellicht biedt deze informatie hen nieuwe inzichten."    

Hij wil ook graag in contact komen met andere komeetonderzoekers. "Omdat wij een nieuwe trend laten zien, zou ik ons onderzoek graag met andere onderzoekers bediscussiëren."

Komeet 67P/Tsjoerjoemov-Gerasimenko, die door de Rosetta-ruimtesonde van de ESA bestudeerd werd, en waarop de kleine lander Philae eind 2014 een veilige landing maakte. ESA/Rosetta/NAVCAM CC BY-SA IGO 3.0

Kometen en de oorsprong van het leven

Er wordt vaak gewezen op een mogelijk verband tussen kometen en het ontstaan van het leven op aarde.

"We weten nog steeds niet hoe het leven op aarde is begonnen. Maar de chemie op kometen kan leiden tot de productie van organische moleculen, waaronder een aantal bouwstenen van het leven", zegt Eistrup. "En als de juiste komeet de juiste planeet raakt, onder de juiste omstandigheden, dan zou zomaar leven kunnen ontstaan."

Begrijpen waar kometen vandaan komen, zou ons dus mogelijk kunnen helpen het ontstaan van het leven op aarde te ontrafelen. 

De studie van Eistrup, Catherine Walsh van de Sterrewacht Leiden en Ewine van Dishoeck is aanvaard voor publicatie door Astronomy & Astrophysics en is nu al te vinden op arXiv.org. Dit artikel is gebaseerd op een persmededeling van Universiteit Leiden.

Een filmpje over kometen die mogelijk leven naar de aarde hebben gebracht (in het Engels) van Speaking of Chemistry van de Universiteit Leiden.