Is er leven op Pluto? Er zijn tenslotte bodembacteriën bekend die tholines kunnen gebruiken als bron van koolstof. Een groep NASA-onderzoekers heeft in de jaren negentig zelfs diverse soorten gekweekt die enkel op deze mix van stikstofrijke koolwaterstoffen bleven leven. Het zou kunnen dat ook oerbacteriën op aarde zich zo voedden.
Astrochemicus Ewine van Dishoeck van de Universiteit Leiden beaamt dat de grote organische moleculen wel eens iets met leven te maken kunnen hebben: 'Een poel complexe organische stoffen in vloeibaar water op een planeet kan een recept zijn voor leven. Het is zeker interessant dat New Horizons nu meer informatie over Pluto heeft verzameld.'

Miller-Urey experiment
Pluto is klein (niet groter dan de VS in doorsnee), koud (-229 °C), roodachtig en heeft vijf manen. Verder wisten we nagenoeg niks over die verre dwergplaneet. Totdat NASA-ruimtesonde New Horizons op 14 juli op slechts 12.500 km afstand langs het oppervlak scheerde, met de opdracht meer te weten te komen over onder andere de chemische samenstelling van het oppervlak en de atmosfeer.
De sonde maakte daartoe gedetailleerde foto´s en deed metingen met onder andere UV- en IR-spectroscopen. Zo ontdekte NASA de oorsprong van de rode kleur van de planeet. Die komt niet van ijzeroxide, zoals op Mars, maar van tholines. Een mix van stikstofrijke koolwaterstoffen, die worden gevormd door reacties van onder meer methaan en stikstof met hulp van zonlicht. Componenten van de tholine-mix zijn onder andere polymeren, ringstructuren, kooistructuren en onverzadigde verbindingen met meerdere stikstofatomen in de ketens.
Enkele dagen na de fly-by van New Horizons kwamen foto's en metingen binnen van de extreem dunne atmosfeer, de zogenoemde haze rondom Pluto. Deze mist speelt een belangrijke rol in de vorming van tholines. Naast stikstof en methaan (wat men al verwachtte) bleek de mist ook kleine hoeveelheden etheen en acetyleen te bevatten. New Horizons ontdekte tevens dat een bepaald type UV-straling, Lyman-alfastraling, op Pluto voldoende energie bevat om tholines te laten ontstaan uit al deze componenten.
Tholines hebben hun faam te danken aan de bekende astronoom Carl Sagan, vervolgt Van Dishoeck. Sagan bedacht de naam tholin in 1979 om een moeilijk te karakteriseren materiaal aan te duiden dat was ontstaan bij een zogeheten Miller-Urey experiment. Daarbij stuurde hij een flinke elektrische ontlading door een mengsel van onder andere CH₄ en N₂. Bij dat experiment ontstond een roodbruine vaste stof bestaande uit polymeren van koolstof, waterstof en stikstof. 'Tholine is dan ook geen gedefinieerde chemische stof, maar een aanduiding voor stikstofrijke organische verbindingen”, zegt Van Dishoeck.

Water-ijs
Verschillende labs hebben sindsdien tholines gesynthetiseerd. Door UV- en IR-spectra te meten op het moment dat de New Horizons langs Pluto scheert en die te vergelijken met de spectra van gesynthetiseerde tholines bepalen onderzoekers de chemische samenstelling van de atmosfeer en het oppervlak van Pluto. Het duurt nog anderhalf jaar voordat alle data hiervan binnen is.
Naast de identificatie van de rode kleur van Pluto hebben de onderzoekers ook bewegende ijsmassa's en relatief nieuwe bergketens ontdekt. De ijsmassa's bestaan zeer waarschijnlijk uit vast methaan en stikstof, die zich bij de Pluto-temperatuur gedragen als gletsjers. De bergketens moeten uit een harder materiaal bestaan. Dat is waarschijnlijk water-ijs, dat bij -229°C zo hard is als steen. Tot slot wijzen IR-metingen ook op de aanwezigheid van koolstofmonoxide-ijs.

Dit artikel is gepubliceerd in C2W nr. 16, september 2015.