Intrigerende kosmische chemie met aardse toepassingen: ontdekking van levenvormende moleculen en medische vooruitgang

AmsterdamOnderzoekers van Wellesley College bestuderen hoe kosmische stralen die door ijsdeeltjes gaan, laagenergetische elektronen creëren. Deze elektronen dragen bij aan de vorming van prebiotische moleculen, die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van leven. Kennedy Barnes, een bachelorstudent, zal de bevindingen van het team presenteren op de najaarsbijeenkomst van de American Chemical Society.

Onderzoekers begonnen met een intrigerend idee: laag-energetische elektronen zouden belangrijker kunnen zijn dan fotonen bij het veroorzaken van chemische reacties die prebiotische moleculen in de ruimte vormen. Dit idee ontstond uit het besef dat kosmische stralen meer elektronen dan fotonen produceren wanneer ze door kosmisch ijs reizen. Om dit te testen, bootsen wetenschappers ruimtelijke omstandigheden na in een laboratorium om te zien of de theorie klopte. Dit deden ze op deze manier:

• Ze gebruikten een ultrahoogvacuümkamer met een ultrazuiver koperen substraat dat gekoeld was tot ultralage temperaturen.
• Met een elektronenkanon werden laagenergetische elektronen afgevuurd.
• Een lasergestuurde plasmatoorts creëerde laagenergetische fotonen.
• De onderzoekers observeerden vervolgens de chemische reacties op ijskoude nanofilms.

Wetenschappers hebben ontdekt dat lage-energie elektronen efficiënter belangrijke moleculen kunnen vormen dan we eerder dachten. Deze nieuwe inzichten kunnen onze kijk op het ontstaan van de basiselementen van leven op Aarde en op ijzige plaatsen zoals Europa, een maan van Jupiter, veranderen.

Lees ook:

Vandaag · 04:21

Innovatief platform soTILT3D revolutioneert driedimensionale celvisualisatie met geavanceerde beeldvormingstechnieken en diep leren.

Op aarde hebben deze ontdekkingen praktische toepassingen. Laag-energetische elektronen kunnen reactieve moleculen zoals waterstofperoxide en hydroperoxylradicalen produceren via stralingschemie en het splitsen van water. Deze moleculen zijn schadelijk voor het milieu en de menselijke gezondheid. Door hun vorming beter te begrijpen, kunnen we effectievere methoden ontwikkelen voor milieusanering en het verbeteren van medische behandelingen zoals kankerbestraling.

Het team van Barnes doet meer dan alleen simulaties. Ze testen verschillende soorten ijsfilms en onderzoeken diverse vroegere levenschemieën, wat ons kan helpen te begrijpen hoe levensondersteunende moleculen ontstaan.

Deze studie is een belangrijke stap voorwaarts in onze kennis van de astrochemie. Door lage-energetische elektronen in hun modellen op te nemen, kunnen onderzoekers de chemische processen in ruimte-ijs beter nabootsen. Samenwerkingen met internationale laboratoria bevorderen de vooruitgang, en Barnes noemt dit een nieuwe Ruimte Eeuw. Dit onderzoek, gesteund door verschillende subsidies en stichtingen, zal naar verwachting nieuwe ontdekkingen in zowel ruimte- als aardchemie opleveren.