Watermoleculen komen ook voor op de zon

Drie jaar geleden werd op Mercurius, de planeet die het dichtst bij de zon staat, ijs ontdekt. Het bevindt zich aan de polen van de planeet en wel in kraters waarvan de bodem nooit door zonlicht worden beschenen. De aanwezigheid werd afgeleid uit het feit dat deze kraterbodems een ongewoon groot deel van de radargolven reflecteren die er vanaf de aarde naar toe worden gezonden.

Dat op een planeet waar lood zou smelten ook ijs voorkomt, is natuurlijk heel opmerkelijk. Maar voor de natuur lijkt vrijwel niets te vreemd: onlangs hebben astronomen ontdekt dat op de zon, waarvan het oppervlak een temperatuur van bijna 5800 K heeft, water voorkomt.

In de buitenste laag (fotosfeer) van de zon is het veel te heet om de bindingen tussen de atomen in watermoleculen intact te houden. Uit berekeningen blijkt echter dat deze moleculen wel kunnen ontstaan bij een temperatuur van ongeveer 3900 K en lager. Canadese en Amerikaanse astronomen zijn daarom naar tekenen van deze moleculen gaan zoeken in zonnevlekken. Dat zijn gebieden in de fotosfeer van de zon waar de aanvoer van hete gassen uit het inwendige door sterke magnetische velden tijdelijk wordt onderdrukt. Zonnevlekken zijn koeler dan hun omgeving en lijken daardoor donker, hoewel zij nog steeds uit gloeiend hete gassen bestaan.

De koelste delen van de bestudeerde zonnevlekken hadden de temperatuur van ongeveer 3300 K. Hier werden in gedetailleerde infraroodspectra talrijke absorptielijnen van bekende chemische verbindingen gevonden, maar ook van een tot nu toe onbekende verbinding. Door de golflengten van deze lijnen te vergelijken met die van laboratorium-spectra van waterdamp bij zeer hoge temperatuur, konden de onderzoekers afleiden dat het inderdaad om water ging, of beter gezegd: oververhitte stoom. De absorptielijnen ontstaan doordat de watermoleculen op die golflengten straling absorberen om in hogere vibratie- en rotatietoestanden te komen (Science 268, p. 1155).

De ontdekking van water (stoom) op de zon is onder andere van belang voor astronomen die de ontwikkeling van oude sterren bestuderen. In oude, koele sterren, zoals rode reuzen, is water een verbinding die veel voorkomt. Soms zijn de watermoleculen in zulke groten getale aanwezig, dat zij een belangrijk deel van de straling uit het inwendige absorberen en de ster sterk doen opzwellen. En onlangs hebben enkele astronomen voorspeld dat water in heel koele sterren en in (de hypothetische) objecten die zich bevinden tussen het stadium van ster en planeet - de zogeheten bruine dwergen - na waterstof wel eens de meest voorkomende stof zou kunnen zijn