Komeet Catalina doet veronderstellen dat kometen koolstof geleverd hebben aan rotsachtige planeten, zoals de aarde

Begin 2016 zoefde een ijzige bezoeker uit de rand van ons zonnestelsel de aarde voorbij. Komeet C/2013 US10 werd bekend als komeet Catalina en astronomen konden de komeet gedurende korte tijd waarnemen, voor hij zich voorbij de zon katapulteerde en voor altijd uit ons zonnestelsel verdween.

De komeet verscheen in de buurt van 'Het Steelpannetje' in het sterrenbeeld van de Grote Beer en een van de vele astronomische observatoria die hem in hun vizier namen, was het Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), een telescoop van de NASA in een vliegtuig. Met behulp van een van zijn unieke infraroodinstrumenten was SOFIA in staat een welbekende vingerafdruk in de stoffige gloed van de staart van de komeet te ontwaren: koolstof. 

Die ontdekking helpt nu meer over onze eigen oorsprong te verklaren. Koolstof is immers een onontbeerlijk element voor leven zoals wij dat kennen en het wordt meer en meer duidelijk dat kometen zoals Catalina een essentiële bron van koolstof kunnen geweest zijn voor rotsachtige planeten zoals de aarde en Mars tijdens de vroege vorming van ons zonnestelsel. 

"Koolstof is de sleutel tot kennis over de oorsprong van het leven", zei Charles 'Chick' Woodward. "We zijn er nog altijd niet zeker van dat de aarde op zich voldoende koolstof heeft kunnen vasthouden tijdens haar ontstaan, en dus zouden koolstofrijke kometen een belangrijke bron kunnen geweest zijn van dit essentiële element, dat geleid heeft tot leven zoals we dat kennen." Woodward is astrofysicus en professor aan de University of Minnesota Twin Cities en de hoofdauteur van de studie over de waarnemingen van SOFIA.  

De komeet Catalina en andere kometen van dat type komen voort uit de Oortwolk aan de buitengrens van ons zonnestelsel. 

De Oortwolk is een hypothetische verzameling van miljarden ijsachtige objecten die zou bestaan uit een schijfvormige binnenste Oortwolk en een bolvormige buitenste Oortwolk. Beide wolken bevinden zich op een enorme afstand van de zon, in de interstellaire ruimte,  buiten de heliosfeer - het deel van de ruimte waar de plasmadeeltjes van de zon, de zonnewind, de overheersende deeltjes zijn. De buitengrens van de buitenste Oortwolk wordt beschouwd als de kosmografische grens van ons zonnestelsel. 

Omdat de buitenste Oortwolk slechts zwak verbonden is met het zonnestelsel, wordt ze makkelijk beïnvloed door de zwaartekracht van passerende sterren en de Melkweg zelf. Die krachten halen soms kometen uit hun baan in de wolk en sturen die naar het binnenste zonnestelsel. 

Kometen uit de Oortwolk hebben zo'n grote banen dat ze niet veel veranderingen ondergaan hebben als ze ons af en toe bereiken. Ze zijn als het ware bevroren in de tijd, en ze bieden onderzoekers een zeldzame gelegenheid om meer te weten te komen over het vroege zonnestelsel waarin ze ontstaan zijn. 

De infraroodwaarnemingen van SOFIA waren in staat om de samenstelling te achterhalen van het stof en gas dat verdampte van de komeet en zijn typische staart vormde naarmate Catalina dichter bij de zon kwam . 

Uit de waarnemingen bleek dat Catalina rijk aan koolstof was, wat doet veronderstellen dat de komeet gevormd is in de buitenste regionen van het primordiale zonnestelsel - het oer-zonnestelsel -, die een reservoir van koolstof vormden dat belangrijk zou kunnen geweest zijn voor de vorming van het leven. 

Hoewel koolstof een sleutelingrediënt is van het leven, waren de vroege aarde en de andere terrestrische planeten van het binnenste zonnestelsel zo heet gedurende hun vorming dat chemische elementen zoals koolstof verloren gegaan zijn. De koelere gas- en ijsreuzen Jupiter en Neptunus zouden wel koolstof hebben kunnen behouden in het buitenste zonnestelsel, maar de enorme massa van Jupiter kan door haar zwaartekracht de koolstof verhinderd hebben zich opnieuw in het binnenste zonnestelsel te mengen. 

Hoe zijn de binnenste rotsachtige planeten dan kunnen evolueren naar de koolstofrijke werelden die we nu kennen? Onderzoekers denken dat een kleine verandering in de baan van Jupiter kleine, vroege voorlopers van kometen toegelaten heeft koolstof van de buitenste regionen te vermengen onder het materiaal in de binnenste regionen, waar de koolstof dan opgenomen is door planeten zoals de aarde en Mars. 

De koolstofrijke samenstelling van de komeet Catalina helpt verklaren hoe planeten die gevormd zijn in de hete, koolstofarme regionen van het vroege zonnestelsel konden evolueren tot planeten met het element dat de basis vormt van het leven. 

"Alle terrestrische werelden staan bloot aan inslagen van kometen en andere kleine lichamen, die koolstof en andere elementen meedragen", zei Woodward. "We komen dichter bij het punt waarop we exact zullen weten hoe die inslagen op de vroege planeten als een katalysator kunnen gewerkt hebben voor het leven." 

Er zijn wel nog waarnemingen van bijkomende nieuwe kometen nodig om te weten te komen of er zich nog veel andere koolstofrijke kometen in de Oortwolk bevinden, wat dan een bevestiging zou zijn voor het idee dat kometen koolstof en andere elementen die het leven ondersteunen, geleverd hebben aan de terrestrische planeten. 

De grote mobiliteit van SOFIA, het grootste vliegende observatorium ter wereld, laat het toe om snel nieuw ontdekte kometen te observeren op hun reis door ons zonnestelsel, zo zeggen de onderzoekers. SOFIA is een gezamenlijk project van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA en het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR, German Aerospace Center). 

De studie over de bevindingen van SOFIA zijn gepubliceerd in het Planetary Science Journal. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de University of Minnesota Twin Cities.