Er der mon liv derude? Sådan er vi nok mange, der tænker, når vi ser op mod himmelen en stjerneklar nat.

Og så er der nogle, der tænker: Mon universet skabte sukker og fedt før eller efter stjernerne og planeterne?

Nej, det drejer sig ikke om at kombinere filosofi og Bagedysten.

Det er et dybt og grundvidenskabeligt spørgsmål om livets oprindelse. Kulhydrat, fedt og protein er livets byggesten, i hvert fald som vi kender dem, og videnskaben har fundet dem i både meteoritter og kometer. Men hvordan er disse komplekser molekyler opstået?

Kompleks kemi i koldt vakuum

Kan sukker, aminosyrer, fedtstoffer og DNA-baser dannes under de ekstreme forhold i det interstellare rum, med vakuum og temperaturer tæt på det absolutte nulpunkt? Eller skal der tryk og varme til i form af stjerner og planeter?

Det er det første spørgsmål, det nye grundforskningscenter InterCat på Aarhus Universitet vil prøve at finde svar på:

Forskerne på Center for Interstellar Catalysis vil undersøge, hvilke molekylære forhold, der satte gang i livets oprindelse i hele universet. De vil teste den hypotese, at interstellare støvkorn i nanostørrelse fungerer som katalysatorer i kemiske processer, der får gasser i verdensrummet til at danne komplekse molekyler.

Universelt eller lokalt liv

”Hvis vi finder ud af, at de DNA-baser og aminosyrer, som livet på Jorden bygger på, let kan opstå under interstellare forhold, vil det tyde på, at den kemiske udvikling har været den samme andre steder i universet, og at livets molekylære byggesten, som vi kender dem, kan være udbredt i universet,” siger lederen af InterCat, professor Liv Hornekær fra Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet.

”Og hvis vi finder ud af, at andre typer DNA-baser, aminosyrer og biologisk relevante molekyler opstår endnu lettere, vil det tyde på, at lokale forhold, f.eks. på planeten Jorden, kan sætte stærke kemiske begrænsninger for den måde, livet udviklede sig på,” tilføjer hun.

Når forskerne har fundet ud af, hvilke forhold der skal til, for at livets byggesten kan dannes, går de i gang med at undersøge det andet spørgsmål:  hvordan dannelsen af stjerner og planeter påvirker udviklingen af komplekse molekyler.

Interstellare forhold i laboratorier

For at finde svarene vil forskerne forsøge at genskabe interstellare forhold i laboratorier.

Her vil de udsætte kulstofholdige, silikat- og isdækkede nanopartikler, som svarer til interstellare støvkorn, for hele værktøjskassen fra heterogen nanokatalyse, for at se, hvordan de komplekse molekyler opstår trin for trin.

InterCat skal bestå af et hold af førende eksperter inden for overfladevidenskab, nanovidenskab, heterogen katalyse og astrokemi.

Og så kommer kunstig intelligens, eller maskinlæring, til at spille en afgørende rolle. Maskinlæring med evolutionære algoritmer og klyngeteknikker er i gang med at revolutionere mulighederne for at forudsige, hvordan katalyseprocesser vil forløbe.

InterCats forskning vil ikke kun give en forståelse af de katalytiske reaktioner, der fører til dannelse af molekyler, der allerede er identificeret i rummet. Den vil også føre til forudsigelser af hidtil uopdagede molekylære arter, hedder det i beskrivelsen af centret.

InterCat ventes at åbne formelt i foråret 2020.

InterCats centrale deltagere:

Professor Liv Hornekær,
Institut for Fysik og Astronomi,
Aarhus Universitet
Mail: liv@phys.au.dk
Mobil: 6166 3133

Professor Harold Linnartz
Chef for Laboratory for Astrophysics,
Leiden Universitet, Holland

Professor Bjørk Hammer,
Institut for Fysik og Astronomi
Aarhus Universitet

Professor Ewine F. van Dishoeck,
Leiden Observatoriet,
Leiden Universitet, Holland

Læs mere om Danmarks Grundforskningsfonds investeringer her.