Dossiers Terug naar dossier Beagle - in het kielzog van Darwin

Evolutie tussen de sterren

In de Chileense Andes is het goed sterrenkijken. Daar verrijst dan ook ALMA, een megaproject waarin ook Nederland een belangrijke rol speelt. Hoogleraar moleculaire astrofysica Ewine van Dishoeck: “De kans is groot dat we ergens de komende jaren aminozuren vinden in het heelal."

Door Jacqueline de Vree

Had Charles Darwin tijdens zijn vijf jaar durende reis om de wereld maar wat vaker omhoog gekeken. Dan was er voor sterrenkundigen tenminste ook iets te beleven geweest in zijn reisverslag, The Voyage of the Beagle. Want tussen alle passages met gedetailleerde landschapsbeschrijvingen, analyses van geologische formaties, beschrijvingen van opmerkelijk diergedrag en spectaculaire jachtpartijen, is het met een lantaarntje zoeken naar schaarse observaties van de sterrenhemel.

Alleen tijdens een trektocht per muildier door de Chileense Andes laat Darwin zich merkbaar verrassen door de nachtelijke hemel. “De toegenomen helderheid van de maan en de sterren op deze hoogte, een gevolg van de volmaakte doorschijnendheid van de lucht, was heel opvallend,“ noteert hij op 20 maart 1835. En: “Vermoedelijk is die transparantie een gevolg van de gelijkmatige en vrijwel volmaakte graad van droogte.” Met die ene waarneming doet Darwin zijn naam als nauwkeurig observator gelukkig toch eer.

Kraamkamers

Want precies vanwege die kurkdroge lucht wordt op dit moment een fonkelnieuw sterrenkundig observatorium in diezelfde Andes gebouwd: ALMA, wat staat voor Atacama Large Millimeter Array. Met ALMA zullen astronomen recht in de kraamkamers van nieuwe sterren en jonge planeten kunnen kijken. Die geboorteprocessen spelen zich af in zogeheten moleculaire nevels, ijle gaswolken in de lege ruimte tussen de sterren.
Het domme toeval wil dat die kraamkamers vanaf de aarde nauwelijks zichtbaar zijn. De nevels zenden namelijk geen zichtbaar licht uit, maar submillimeterstraling. Dat is straling met een golflengte van 0,05 tot 1 millimeter, ergens tussen het infrarode lichtje van de afstandsbediening en de microgolven van de magnetron. En juist voor deze straling werkt de aardatmosfeer als een soort vochtige blinddoek. Hoe meer waterdamp de atmosfeer bevat, hoe minder van die geboortestraling het aardoppervlak bereikt.

Het alternatief ligt voor de hand: de ruimte in, weg van die klamme atmosfeer. Vorig jaar mei werd dan ook de Herschel-satelliet gelanceerd met aan boord een telescoop die dwars door de geboortenevels heen kan kijken.
Maar zo’n satelliet is peperduur (Herschel kost ruim 1 miljard euro), en als er iets stuk gaat, ben je niet zo snel ter plaatse met een schroevendraaier. Astronomen zijn daarom sinds 1995 op zoek naar een aards alternatief – een plek waar je wat gemakkelijker heen kunt met een gereedschapskist. Die plek vonden ze in de Chileense Andes, op het 5000 meter hoge Chajnantorplateau, vlakbij de grens met Bolivia. De atmosfeer is er zó droog, dat als je de hele luchtkolom zou samenpersen, er een uiterst dun laagje water overblijft van slechts een millimeter. Dat had Darwin dus goed gezien.

Herschel

Darwin zou zich evenwel rot hebben geschrokken van de omvang van het project. In zijn tijd waren sterrenkundigen veelal amateuronderzoekers, enkelingen in goeden doen die bovendien vaak hun eigen telescoop bouwden. Zoals William Herschel (1738 – 1822), naamgever van eerder genoemde satelliet. Herschel was van oorsprong hoboïst in het legerorkest van zijn vader in Hannover, maar spendeerde de tweede helft van zijn leven aan het in kaart brengen van de sterrenhemel. Dat deed hij, samen met zijn zus Caroline, met een zelfgebouwde telescoop, in de achtertuin. Herschels zoon John voltooide het onderzoek, en het werk van de drie Herschels vormt, tot op de dag van vandaag, de hoofdmoot van de zogeheten New General Catalogus. Veel nevels en sterrenstelsels hebben nog steeds zo’n NGC-nummer.

Maar vergeet het romantische beeld van de eenzame, 19e eeuwse sterrenkundige, die nachtenlang met zijn oog aan het kijkvenster van zijn telescoop gekluisterd zit: ALMA is een monsterproject van ongekende omvang, waarin Europa, de Noord-Amerika, Oost-Azië en Chili zich hebben verenigd. Zesenzestig telescopen moeten er de komende jaren verrijzen op het vijf kilometer hooggelegen plateau, elk met een schotel van maar liefst 12 meter. Elk van die telescopen zal bovendien afzonderlijk verplaatsbaar zijn. Astronomen zullen er zelden te zien zijn: vanwege de geringe hoeveelheid zuurstof op die hoogte – 50 procent van de hoeveelheid op zeeniveau – is er maar een paar uur achtereen te werken. De 66 telescopen zullen dan ook bestuurd worden vanuit het 2500 meter lager gelegen basisstation. Vanachter de computer. Om sterren te zien, moeten ook astronomen van de 21e eeuw gewoon naar buiten.

Nederland heeft een flinke vinger in de pap bij het ALMA-project: de Leidse hoogleraar Thijs de Graauw is sinds twee jaar directeur van ALMA, en de eveneens Leidse hoogleraar Ewine van Dishoeck, gespecialiseerd in onderzoek aan moleculaire nevels, is, namens de Europese Zuidelijke Sterrenwacht ESO, bestuurslid van het reuzenproject.

Gaten in de hemel

In haar Leidse werkkamer is een fors deel van de wand behangen met veelkleurige plaatjes van de sterrenhemel. Van Dishoeck laat me de ‘gaten in de hemel’ zien, zoals William Herschel de moleculaire nevels indertijd noemde. Ze loopt naar een prachtige plaat van de Orionnevel, maar haar wijsvinger landt nét op de saaiste plek: een pikzwarte vlek. “Hier, zie je?” zegt ze opgetogen. “Een donkere wolk ja, als je er met een gewone telescoop naar kijkt.” Iets verderop aan de wand hangt een foto van hetzelfde gebied, maar dan bekeken met een andere ‘bril’, een submillimetertelescoop. Het is bijna niet te geloven dat beide foto’s van hetzelfde gebied aan de hemel afkomstig zijn. De donkere vlek blijkt tjokvol lichtjes, vlekjes en streepjes te zitten: jonge sterren, kleine stofdeeltjes en grote moleculen.

De donkere wolken bevatten gemiddeld tienduizend deeltjes per kubieke centimeter, vertelt Van Dishoeck. Dat lijkt heel wat, maar naar aardse begrippen bestaan die wolken eigenlijk uit niets. Een ultrahoog vacuüm, het beste ‘niets’ wat door mensenhanden gemaakt kan worden, bevat altijd nog een miljoen keer méér deeltjes. Voeg daar de ijzingwekkend lage temperatuur van slecht tien graden boven het absolute nulpunt bij (min 263 Kelvin), en het is een wonder dat er in die moleculaire wolken iets gebeurt.

Scheikunde on the rocks

Maar het is de tijd die het ‘m doet, rekent Van Dishoeck voor. In de loop van zo’n 100.000 jaar – een kosmische oogwenk – kunnen er zoveel stofdeeltjes in zo’n wolk samenklonteren, dat de superklont onder zijn eigen gewicht bezwijkt, en als ster ontbrandt. De vorming van planeten neemt wat langer in beslag: in de loop van een miljoen jaar vegen steeds groter wordende rotsblokken langzaam maar zeker de planeetvormende schijf rondom zo’n jonge ster leeg.

Chemische reacties lijken al helemaal uitgesloten, in zulke ijskoude, ijler-dan-ijle wolken. Maar nee, vertelt van Dishoeck. “Eens in de maand botst zo’n deeltje met een ander deeltje. Pakweg één op de duizend, één op de tienduizend keer reageren die deeltjes met elkaar. Er ontstaan moleculen, die vastvriezen op minuscule zandkorreltjes. In dat ijslaagje ontstaan steeds complexere moleculen.” De afgelopen jaren zijn er meer dan 150 verschillende moleculen gevonden in het interstellaire gas. Water bijvoorbeeld, alcohol en waterstofcyanide, maar ook complexe koolstofverbindingen zoals HC11N. ALMA zou zelfs wel eens de eerste bouwstenen van prebiotische moleculen kunnen vinden, speculeert Van Dishoeck. “Glycine bijvoorbeeld, het eenvoudigste aminozuur. Ik kan eigenlijk geen reden bedenken waarom we dat níet zullen vinden. Zo’n bijzonder molecuul is het niet.”

Op dit moment staan er op de Chileense hoogvlakte drie telescopen in de droge lucht te wachten op hun meer dan zestig ALMA-broertjes en -zusjes. Die zullen de komende tijd een voor een omhoog worden getransporteerd over een speciaal aangelegde weg, dwars door het dorre woestijnlandschap, langs lama’s en reuzencactussen. Misschien ontdekken we de komende jaren dat de evolutie van het leven op de plek is ontstaan waar Charles Darwin nou juist níet keek: in het heelal.

** Dit artikel verschijnt deze week ook in de VPRO-Gids.De komende aflevering van de televisieserie Beagle - in het kielzog van Darwin speelt zich grotendeels in de Chileense Andes af. Uitzending: zondag 24 januari, 21.10 uur op Ned 2

Over dit artikel

Geplaatst 21 januari 2010
Waardeer met 1 sterren Waardeer met 2 sterren Waardeer met 3 sterren Waardeer met 4 sterren Waardeer met 5 sterren 0 beoordelingen

 

Taggen en waarderen is alleen mogelijk wanneer je bent ingelogd.

Login of meld je aan