"Vloeibaar zout" in plaats van water? Een nieuwe aanwijzing in de zoektocht naar leven op andere planeten

Wetenschappers suggereren dat leven op andere planeten niet alleen in water zou kunnen ontstaan, maar ook in andere oplosmiddelen – bijvoorbeeld zogenaamde ionische vloeistoffen – of 'vloeibare zouten'. Zulke vloeistoffen zouden stabiel kunnen zijn bij hoge temperaturen en lage druk, zo stellen ze in nieuw onderzoek gepubliceerd in PNAS.

Tot nu toe hebben astrobiologen de 'volg het water'-theorie gebruikt bij hun zoektocht naar onbekend leven in het heelal. Ze hebben zich gericht op planeten die niet te koud of te warm zijn en die mogelijk vloeibaar water en een dikke atmosfeer hebben (om te voorkomen dat water verdampt).

Nu stellen wetenschappers in een publicatie in PNAS een bredere visie voor: leven zou zich ergens in de ruimte kunnen ontwikkelen in oplosmiddelen die ionische vloeistoffen worden genoemd. Deze kunnen spontaan ontstaan, zelfs op planeten die voorheen als onherbergzaam werden beschouwd.

"Ionische vloeistoffen zijn stoffen die vloeibaar blijven, zelfs bij hoge temperaturen en lage druk, zelfs nabij vacuüm. Onze experimenten tonen aan dat ionische vloeistoffen kunnen worden gevormd uit materialen die gemakkelijk beschikbaar zijn op verre planeten, zoals zwavelzuur en stikstofhoudende organische verbindingen. Dit biedt een mogelijke weg voor het ontstaan van leven op hete, waterloze planeten met een dunne atmosfeer", lezen we in de publicatie van Rachana Agrawal en het team van professor Sara Seager van MIT in PNAS. Een van de auteurs van het artikel is Dr. Janusz Pętkowski van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van Wrocław.

Wanneer wetenschappers nadenken over het ontstaan van het leven op aarde, gebruiken ze vaak het concept van een 'oersoep'. Leven zoals wij dat kennen, vereist een omgeving waarin moleculen vrij kunnen bewegen en met elkaar kunnen reageren. Dit is onmogelijk in een vaste stof of een gas. In welke vloeistof – behalve water – kunnen levengevende moleculen oplossen? Wetenschappers suggereren een nieuw idee: ionische vloeistoffen.

Water, als vloeistof, dissocieert gedeeltelijk: sommige moleculen vallen uiteen in positief geladen H⁺ en negatief geladen OH⁻, maar de meeste blijven als neutrale H₂O-moleculen. Er zijn echter stoffen die in vloeibare toestand volledig uit ionen, geladen moleculen, bestaan. Vloeibare zouten van diverse verbindingen zijn ionische vloeistoffen. Er zijn duizenden van dergelijke stoffen bekend, waarvan de vloeibare fase al bij lage temperaturen kan worden bereikt (keukenzout wordt pas een ionische vloeistof bij 801 °C).

Ionische vloeistoffen worden gebruikt in de industriële chemie, onder meer bij de productie van batterijen en farmaceutische producten. Het is bekend dat sommige enzymen en eiwitten die door organismen worden geproduceerd, stabiel zijn in ionische vloeistoffen. Ionische vloeistoffen worden bijvoorbeeld geproduceerd door bepaalde soorten mieren die met elkaar vechten. "Maar we kennen weinig voorbeelden uit de natuur, omdat dit onderwerp zelden wordt bestudeerd", aldus Dr. Pętkowski in een interview met PAP. Hij suggereerde dat men bijvoorbeeld zou kunnen proberen ionische vloeistoffen te vinden in de weefsels van woestijnplanten, waar ze de plant zouden kunnen beschermen tegen waterverlies. Nu willen wetenschappers dat ook degenen die op zoek zijn naar buitenaards leven, zich interesseren voor ionische vloeistoffen.

Waar kwam dit idee vandaan? Dr. Pętkowski is adjunct-wetenschappelijk directeur van het MIT-Morning Star Missions to Venus-initiatief, dat particuliere ruimtemissies naar Venus plant. Voordat zo'n missie kan plaatsvinden, is er echter nog veel onderzoek nodig. "Omdat de atmosfeer van deze planeet rijk is aan zwavelzuur, hebben we getest of organische verbindingen, zoals aminozuren, in deze corrosieve stof kunnen overleven. Om ze echter veilig met wetenschappelijke instrumenten te kunnen bestuderen tijdens ruimtemissies, is het noodzakelijk om het zuur te verdampen," vertelde Dr. Pętkowski aan PAP. Het bleek dat na het verdampen van het overtollige zwavelzuur uit het monster een vloeistof overbleef die niet meer verdampt kon worden. "Het was een simpele ionische vloeistof," zei hij.

Op deze manier hebben wetenschappers aangetoond dat eenvoudige ingrediënten zoals zwavelzuur en organische stikstofverbindingen voldoende zijn om zo'n 'vloeibaar zout' te vormen. Ze hebben ook aangetoond dat ionische vloeistoffen onder verschillende omstandigheden ontstaan, waaronder op het oppervlak van basalt, een vulkanisch gesteente dat typisch is voor aardse planeten.

Omdat ionische vloeistoffen niet verdampen, kunnen zelfs kleine hoeveelheden ervan een stabiele omgeving voor chemische reacties bieden. Er zijn geen hele oceanen vol vloeistof nodig, alleen kleine druppeltjes die heel langzaam de stoffen kunnen verzamelen die nodig zijn voor het ontstaan van leven.

Deze ontdekking vergroot ons begrip van hoe een "leefbare planeet" eruit zou kunnen zien aanzienlijk. Tot nu toe werden dergelijke planeten bijna uitsluitend in verband gebracht met de aanwezigheid van vloeibaar water. De conclusies van het team suggereren dat het de moeite waard is om de zoektocht uit te breiden naar warme, rotsachtige exoplaneten met een zeer dunne atmosfeer, of zelfs hemellichamen zonder atmosfeer. Zulke plekken zijn misschien te heet voor water, maar ionische vloeistoffen kunnen daar zeer lang overleven, bijvoorbeeld in rotsspleten of afgeschermd door magnetische velden.

"Bij de zoektocht naar buitenaards leven is het belangrijk om open te staan voor nieuwe ideeën. Laten we voorbereid zijn op het feit dat leven op andere planeten, zowel binnen als buiten ons zonnestelsel, compleet anders kan zijn dan wat we op aarde hebben. Het toepassen van ons aardse model op het fenomeen leven is misschien niet de juiste aanpak en kan ons onnodig beperken", concludeerde Dr. Pętkowski.

Ludwig Tomal (PAP)

lt/ agt/

De PAP Foundation staat het gratis overnemen van artikelen van de website van Nauka w Polsce toe, mits u ons maandelijks per e-mail op de hoogte stelt van uw gebruik van de website en de bron van het artikel vermeldt. Vermeld op portals en websites het gelinkte adres: Bron: naukawpolsce.pl, en in tijdschriften de annotatie: Bron: Nauka w Polsce website - naukawpolsce.pl. Deze toestemming geldt niet voor informatie in de categorie "Wereld" of voor foto's of videomateriaal.