Så kan syre bildas i rymden

Hur uppkom syre? Fotosyntes är den huvudsakliga förklaringen. Fotosyntesen utvecklades av cyanobakterier, med start för cirka två miljarder år sedan här på jorden.

På andra himlakroppar där sådana bakterier inte finns kan syret förklaras av icke-biologiska processer.

Svaveldioxid blir syre

Nu har forskare vid Göteborgs universitet hittat en ny möjlig icke-biologisk väg för syre att bildas, nämligen ur svaveldioxid. Det är en molekyl som finns i atmosfären på många himlakroppar. Stora mängder kan skjutas ut vid vulkanutbrott, till exempel.

Så här går det till: När svaveldioxidmolekylen träffas av strålning, från till exempel solen, kan molekylen joniseras till en tvåfaldig plusladdning – se illustrationen nedan. Den kan då anta en linjär form med två syreatomer på rad och svavelatomen på ena sidan.

– Vid dubbeljoniseringen försvinner två av elektronerna som är en del av molekylens bindning och det brukar vanligen innebära att vinklarna mellan atomerna i molekylen ändras. Men i det här fallet inträffar så kallad roaming, det vill säga att atomerna byter plats och molekylen intar en helt ny form, säger Måns Wallner, doktorand i fysik.

Bild: Måns Wallner

När detta väl har skett är molekylbindningen så svag att svavelatomen kan lämna. Kvar finns en enkel positivladdad syremolekyl O2+, som därefter neutraliseras genom att ta emot en elektron från en annan gasmolekyl.

Resultatet av hela kedjan blir alltså en syremolekyl. Utan att några biologiska processer har varit inblandade.

Jupiter och månar.

Kan förklara syret vid Jupiters månar

Det här kan förklara hur syre har bildats i atmosfären på flera av Jupiters månar som Io, Europa och Ganymedes, där inget biologiskt liv finns.

– Vi föreslår även i vår vetenskapliga rapport att det här sker naturligt på jorden, säger Raimund Feifel, professor i atom- och molekylfysik.

Fler molekyler som gör liknande?

Nästa steg blir att se om samma sorts process inträffar även när andra molekyler utsätts för dubbeljonisering, som koldiselenid.

– Vi vill se om det sker även då, eller om detta bara var en lyckträff med svaveldioxid, säger Raimund Feifel.

Vetenskaplig artikel:

Abiotic molecular oxygen production—Ionic pathway from sulfur dioxide (Måns Wallner, Raimund Feifel m.fl.), Science Advances.

Kontakt:

Måns Wallner, doktorand på institutionen för fysik vid Göteborgs universitet
mans.wallner@physics.gu.se