Levend ruimtestof
Helix van stofdeeltjes kan groeien en zich voortplanten

- Zoom
- Stoffig plasma. Onder een kristal, boven een 'gesmolten' fase (bron: Max Planck Institue for Extraterrestrial Physics)
Broeit er primitief leven in de stofwolken van het heelal? Zou best kunnen, zeggen onderzoekers van ‘stoffig plasma’, een mengsel van geïoniseerd gas en stofdeeltjes. Onder bepaalde omstandigheden verschijnen daarin structuren die kunnen groeien en zichzelf voortplanten, voorspellen ze, net als het leven zelf.
Stof zijt gij, zegt de bijbel over het leven, maar een nieuwe online publicatie neemt dat idee wel heel letterlijk. Volgens onderzoeker vertonen DNA-achtige structuren van stofdeeltjes elementaire kenmerken van leven, zoals groei en het opslaan en kopiëren van informatie.
Daarvoor moeten de stofdeeltjes, met een diameter van enkele duizendsten millimeters, zich wel in plasma bevinden. Plasma wordt wel eens de vierde vorm van materie genoemd, na vast, vloeibaar en gasvormig. Het heeft nog het meest weg van een gas, maar de elektrisch positieve en negatieve deeltjes bewegen er los van elkaar. Een vlam bestaat uit plasma, net als het binnenste van een bliksemschicht, maar er zijn ook koelere, niet zichtbare plasma's, bijvoorbeeld in enorme stoffige wolken in de ruimte.
Als je aan sommige plasma's een handjevol stof toevoegt, hebben de negatieve ladingen de neiging om op de stofdeeltjes te gaan zitten, waardoor die elkaar gaan afstoten. Door het krachtenspel tussen de stofdeeltjes kunnen die zich gaan gedragen als de atomen in een vloeistof, die elkaar ook door afstoting op afstand houden, maar dan op een veel grotere schaal: millimeters in plaats van nanometers.
In de jaren negentig werd ontdekt dat de deeltjes zich zelfs kunnen ordenen in regelmatige patronen, net als atomen in vaste stoffen. De nieuwe structuren werden 'plasmakristallen' gedoopt, en het vakgebied 'stoffige plasma's' werd, ondanks een nogal suffe naam, razend populair. De losse deeltjes zijn, in tegenstelling tot echte atomen, gemakkelijk op te nemen met een videorecorder, en in de loop van de jaren werd een hele dierentuin aan gekke stoffige plasma-verschijnselen ontdekt.
De laatste toevoeging aan die verzameling zijn spiraalvormige structuren van stofdeeltjes in stromend plasma, die wel iets weghebben van DNA-spiralen. Vadim Tsytovich van het Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik en collega's beschrijven simulaties van deze stofspiralen, die overigens ook al in experimenten gezien zijn. Onder de juiste omstandigheden blijken ze te kunnen groeien, met ongeordend stoffig plasma als 'voer'.
Daarnaast kunnen ze informatie opslaan en overdragen: op sommige plaatsen is de diameter van de spiraal stabiel kleiner. Zulke vernauwingen worden omgeven door een zwembandvormige werveling, die de vernauwing ook kan overdragen op een naburige spiraal. Zo kan de volgorde van vernauwingen van de ene stofspiraal overgedragen worden op een buurman.
Deze eigenschappen, groei, informatie-opslag en overdracht, kom je ook tegen bij leven, betogen de onderzoekers. Als de precieze volgorde van vernauwingen in een stofspiraal nou ook nog uitmaakt voor het vermogen van een spiraal om zich uit te breiden of voort te planten, zijn alle ingrediënten daar voor biologische evolutie, waarin de best aangepaste spiralen overleven.
Aangezien stoffig plasma overvloedig aanwezig is tussen planeten en sterren, zou het best eens kunnen dat zich evoluerende stoffige levensvormen zich al hebben ontwikkeld, filosoferen de auteurs. Misschien dat zo'n zichzelf delende, groeiende stofwolk zelfs aan de basis van het leven op aarde ligt.
Als er vretende, delende stofspiralen tussen de sterren huizen, zouden hun trillingen in principe zichtbaar moeten zijn op infraroodtelescopen zoals de Spitzer-ruimtetelescoop, spiegelen de onderzoekers voor. Intussen proberen ze zelf met experimenten na te gaan of exemplaren van hun 'anorganisch leven' ook buiten de computersimulaties stabiel zijn, en niet meteen tot stof wederkeren.
Bruno van Wayenburg
V.N. Tsytovich,G.E. Morfill, V.E. Fortov, N.G. Gusein-Zade, B.A. Klumov, en S.V. Vladimirov, 'From plasma crystals and helical structures towards inorganic living matter', New Journal of Physics, 14 augustus 2007