Stel je voor dat het geheim van hoe het leven op aarde begon, niet op aarde ligt, maar verborgen is in de ijzige diepten van de ruimte. Dit klinkt als sciencefiction, maar wetenschappers aan de Universiteit van Hawaï hebben zojuist een molecuul gecreëerd dat decennialang als puur wiskundige onmogelijkheid werd beschouwd. Deze ‘superalcohol’ zou de chemische handleiding kunnen zijn voor de oorsprong van het leven elders in het universum.
Waarom is dit nu belangrijk? Omdat we dachten dat bepaalde moleculen, door hun extreme instabiliteit, nooit konden bestaan onder normale (of zelfs extreme) omstandigheden. Door erin te slagen deze te synthetiseren, openen we een compleet nieuw hoofdstuk in de astrobiologie. Wat de onderzoekers hebben gevonden, wijst erop dat de bouwstenen van het leven veel robuuster en wijdverspreider zijn dan we ooit dachten.
De chemische ‘eenhoorn’: Methaantetrool
De molecuul in kwestie heet methaantetrool en heeft een architectuur die zelfs de meest ervaren chemicus doet fronsen. Het heeft vier hydroxyl ($\text{OH}$) groepen gebonden aan één enkel koolstofatoom. Een dergelijke opeenhoping van zuurstof rond een centraal punt is zo onstabiel dat het onder aardse omstandigheden onmiddellijk uit elkaar valt. Je zou het kunnen vergelijken met het stapelen van vier magneten met dezelfde pool op elkaar; ze stoten elkaar constant af.
Wetenschappers wisten dat deze structuur chemisch gezien waardevol was. Het behoort tot de familie van orthozuren, cruciale voorlopers van de complexe biochemie die we op aarde zien. Maar proberen om dit in een lab te maken, was als proberen een nat, stuk papier te vouwen tot een origami-kraanvogel zonder dat het scheurt.
De truc: Extreem koude kermis
Om dit te bereiken, moest het team van professor Ralf Kaiser de meest extreme omstandigheden nabootsen die we op aarde kennen, namelijk die in het diepe, koude interstellair medium. Dit is waar de echte genialiteit van de opstelling naar voren kwam. Als je hier in Nederland je planten water geeft in de zomer, gebruik je een heel ander soort chemie dan wat hier nodig was.
- Temperatuurdip: Het mengsel van water en koolstofdioxide werd afgekoeld tot een ijzingwekkende –268°C. Dat is slechts enkele graden boven het absolute nulpunt. Bij deze temperaturen vertraagt de moleculaire beweging zo sterk dat de fragiele bindingen even de kans kregen vast te houden.
- Kosmische boost: Vervolgens werd dit bevroren cocktail blootgesteld aan kunstmatige straling die de kosmische straling nabootst. Deze energieprikkels waren precies genoeg om de stukjes samen te voegen, zonder de uiteindelijke structuur onmiddellijk te vernietigen.
Het was dit precieze evenwicht tussen existentiële kou en gerichte energie dat het onmogelijke mogelijk maakte.
De ‘prebiotische bom’
Ryan Fortenberry, een van de co-auteurs, noemde methaantetrool een ‘prebiotische bom’. En dat is geen overdrijving. Wanneer deze instabiele molecuul eenmaal een energietrigger krijgt (misschien een nabije supernova of een andere kosmische gebeurtenis), valt het uiteen.
Maar het valt niet zomaar uiteen. Het resultaat is een ‘ontploffing’ van fundamentele bouwstenen: onvervalst waterstofperoxide, puur water en complexe organische verbindingen. Zie het als een zaadje dat, onder de juiste zonnestraal, uitgroeit tot een majestueuze, complexe boom.
Dit proces is de ultieme ‘first step’ in ons begrip van abiogenese: hoe leven ontstaat uit niet-leven. Als deze moleculen zo gemakkelijk gevormd kúnnen worden in de ruimte, dan is het bijna gegarandeerd dat ze overal zijn.
Praktische implicaties voor sterrenkijken
Deze doorbraak verandert de manier waarop astronomen zoeken naar bewoonbare werelden. Voorheen keken we naar de aanwezigheid van water en koolstofdioxide. Nu weten we dat we ook specifiek moeten zoeken naar de chemische handtekening van methaantetrool in interstellaire wolken.
Mijn advies als je de komende tijd een documentaire over de kosmos kijkt: let op de koude, donkere plekken. Juist daar, ver weg van de stabiele warmte van een ster zoals onze zon, ligt de katalysator voor nieuw leven te wachten. Het universum is blijkbaar veel creatiever in zijn chemische gereedschapskist dan we ons konden voorstellen.
Dit onderzoek, gepubliceerd in Nature Communications, bewijst één ding: de grenzen van wat we chemisch mogelijk achten, liggen ver buiten onze huidige aannames. Waar denk jíj dat de volgende ‘onmogelijke’ molecuul zal opduiken?
