KOMETEN EN HET ONTSTAAN VAN LEVEN

Van het laboratorium tot Hawaii en Antarctica

Vincent Kofman

Hidde Jense, Inge Loes ten Kate en Harold Linnartz

OVERZICHT

KometenWat zijn kometen?

Onderzoek naar kometen

Relevantie van kometen voor leven

AstrobiologieWat is astrobiologie

Waar vinden we leven?

Is leven mogelijk op kometen?

ZWARTE VLEKKEN IN DE STERRENHEMEL

ZWARTE VLEKKEN IN DE STERRENHEMEL

ZWARTE VLEKKEN IN DE STERRENHEMEL

STER EN PLANEET VORMING

STER EN PLANEET VORMING

Dana Berry/SwRI

KOMETENWAT ZIJN KOMETEN?

•Gevormd voor of tijdens de Zonnenevel

•Stof en ijs

•In excentrieke banen -> extreem lange omlooptijden

SOHO NASA/ESAHalley’s komeet, Steven Dutch

Hoofdzakelijk in twee reservoirs Kuiper gordel

Oort Wolk

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

KOMETENWAT ZIJN KOMETEN?

Stern, 2003

ONDERZOEK NAAR KOMETEN

•Bezoek met ruimtesondes • Giotto, Stardust, Deep Impact en Rosetta/Philae (SOHO)

MISSIES NAAR KOMETEN

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

Giotto, ESA Halley’s comet 1986

MISSIES NAAR KOMETEN

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

MISSIES NAAR KOMETEN

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

ONDERZOEK NAAR KOMETEN

•Bezoek met ruimtesondes • Giotto, Stardust, Deep Impact en Rosetta/Philae (SOHO)

•Micrometeorieten • Antartica, woestijnen

•Laboratorium simulaties

•Observaties (gasfase)

ONDERZOEK NAAR KOMETEN

•IJs samenstelling H2O, CO2, CO, HCN, CH3NH2

•Gas samenstelling

•Isotoop samenstelling D/H, 13C/12C, 15N/14N, 18O…

•Tijdsafhankelijke productie van gassen Dag/nacht, omloop

•Mineralogie van stofdeeltjes SiO2,SiC, Mg, Ti, Fe, Ni, Ca…

LABORATIUM SIMULATIES KOMEET IJS

•Benodigheden• Vacuum

• Lage temperatuur

• Straling

• Diagnostische apperatuur

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

LABORATIUM SIMULATIES KOMEET IJS

a) Turbopomp

b) Helium expansie cryostaat

c) Waterstof Plasma

d) UV-vis spectroscopie

e) Infrarood spectroscopie

f) massa spectrometrie

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

a

b

c

d

e

f10-8 mbar

~10 K

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

a) Turbopomp

b) Helium expansie cryostaat

c) Waterstof Plasma

d) UV-vis spectroscopie

e) Infrarood spectroscopie

f) massa spectrometrie

ab

c

d

e f

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

KOMEET EXPERIMENTENPHENYLALANINE IN ARGON

UV

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

KOMEET EXPERIMENTENPHENYLALANINE IN ARGON

UV

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

KOMEET EXPERIMENTENPHENYLALANINE IN WATER

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

vC=O

Ф-CC

2.5 µm 20 µm

KOMEET EXPERIMENTENPHENYLALANINE IN WATER

vC=O

Ф-CC

2.5 µm 20 µm

KOMEET EXPERIMENTENPHENYLALANINE IN WATER

Phe 5 *1015 moleculen

H2O 8 *1017 molecule (250 nm)

10 K

OBSERVATIES AANKOMETEN

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

DETECTIE VAN WATER IN KOMEET HALLEY

Infrarood detectie en kwantificering water productie

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

Mumma et al., 1986

DETECTIE VAN WATER IN KOMEET HALLEY

Infrarood detectie en kwantificering water productie

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

Mumma et al., 1986

H2O/HDO INKOMEET

Infrarood detectie en kwantificering water productie

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

Villanueva et al., 2009, Faggi et al. 2016

H2O/HDO INKOMEET

Infrarood detectie en kwantificering water productie

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

Villanueva et al., 2009

H2O/HDO INKOMEET

Infrarood detectie en kwantificering water productie

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

LEVEN -> LEEFBAARHEID

Definitie

LEVEN -> LEEFBAARHEID

Definitie

Voorwaarden voor leven zoals wij het kennen: Vloeibaar medium

Bescherming van straling

Energie gradient

LEVEN -> LEEFBAARHEID

Definitie

Voorwaarden voor leven zoals wij het kennen: Vloeibaar medium

Bescherming van straling

Energie gradient

Waar vinden we leven?

ASTROBIOLOGIE

Astrobiologie houdt zich bezig met:

1. Hoe ontstaat het leven?

2. Is er ergens anders in het universum leven?

3. Wat is de toekomst voor het leven op Aarde enverder?

ASTROBIOLOGIE

Astrobiologie houdt zich bezig met:

1. Hoe ontstaat het leven?

2. Is er ergens anders in het universum leven?

3. Wat is de toekomst voor het leven op Aarde enverder?

Is 2 te verifiëren?

- Missies naar Mars, Europa?

- Bestuderen van overeenkomstige leefgebieden

PLANEET BESCHERMING

Missie categorien:

Categorie 1 Astroiden, Io (Jupiters maan)

Categorie 2 Venus, Aarde’s Maan, Gas/ijs reuzen, kometen, Pluto

Categorie 3 Mars, Europa (J) en Enceladus (S)

MARS, EUROPA EN ENCELADUS

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

MARS, EUROPA EN ENCELADUS

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

MARS, EUROPA EN ENCELADUS

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

ASTROBIOLOGIEEXTREME LEEFOMGEVINGEN

Credits: Preston and Dartnell, 2014

ASTROBIOLOGIEEXTREME OMGEVINGEN

Credits: Preston and Dartnell, 2014

• Zuur, basisch of zware metalen

• Droge omgevingen: woestijnen, Antartica

• Hoge UV flux

• Hoge druk

• Geisoleerd van zonlicht

• Hoog in de atmosfeer

• …

ASTROBIOLOGIEEXTREME OMGEVINGEN

Lake Vostok Analoog voor ijsmanen Europa (J) enEnceladus (S)

Geisoleerd meeronder Antarctisch ijs

ASTROBIOLOGIEEXTREME OMGEVINGEN

Atacama Woestijn Mars analoog

Extreem droog

Aanwezigheid perchloraten (ClO4

-)

May Beth, Georgia Tech

ASTROBIOLOGIEEXTREME OMGEVINGEN

Testen van uitrusting Monsters nemen zonder besmetting

Degradatie en aanwezigheid van biomarkers

Zien we er leven, wat kunnen we van leren? Genetica, ecologie

LEVEN OP KOMETEN?

In het lab:Stabiliteit in water

-> bijdrage chemie Aarde?

Waarnemingen:Uitdagend maar belonend

-> Inzicht in planeet vorming

Leven:

Volhardend en divers

-> Wordt vervolgd!!

6 november 2017 V. KOFMAN 'KOMETEN'

MEER WETEN?• Inga Kamp – Astrochemie

•Sackler Laboratorium voor Astrofysica

http://home.strw.leidenuniv.nl/~linnartz/start.html

Kofman@strw.leidenuniv.nl

•Planetary habitability: lessons learned from terrestrial analogues

Preson & Dartnell 2014

https://doi.org/10.1017/S1473550413000396

•The Chemical Composition of Comets—Emerging Taxonomies and Natal Heritage

Mumma & Charnley 2011

https://arxiv.org/pdf/1505.06347