Tot halverwege deze eeuw hebben astronomen het al wel zo’n beetje uitgestippeld: de manier waarop ze gaan speuren naar leven elders in dit uitgestrekte heelal.
Zijn we alleen in het universum? Het is misschien wel de belangrijkste vraag die boven het wetenschappelijk congres Exoplanets V hangt, in de statige stadsgehoorzaal in Leiden. Waar normaliter landelijk bekende cabaretiers, muzikanten en toneelgroepen spelen, verzamelden zich eind juni de grootste experts op het gebied van verre werelden die draaien om een andere ster dan de zon.
Hier wordt men enthousiast van grote volkstellingen van planeetsoorten, van super-aardes en mini-Neptunussen en van verse technieken om de werelden diep in het kosmische te ontdekken. En hoewel het er maar af en toe expliciet over gaat: achter al die nieuwsgierigheid naar dit soort verre plekken, schuilt uiteindelijk de hoop op de vondst van ander leven.
‘Wanneer we buitenaards leven precies gaan ontdekken, kun je eigenlijk niet voorspellen’, zegt exoplaneetonderzoeker Ignas Snellen (Universiteit Leiden). ‘Het enige dat we kunnen zeggen is dat we met de wetenschap nadrukkelijk de goede kant op bewegen.’
Over de auteur
George van Hal is wetenschapsredacteur van de Volkskrant. Hij schrijft over sterrenkunde, natuurkunde en ruimtevaart.
Waar het vooral van af hangt: of de aliens op een planeet een beetje in de buurt wonen. Als ‘ze’ intelligent zijn, een soort die bewust of onbewust signalen onze kant op stuurt, dan vind je ze wel op die manier, ongeacht de afstand. Maar beperken de aliens zich tot groepjes eencelligen ergens in een drabbig poeltje, of tot klompjes van cellen die dwarrelen rond heetwaterbronnen in een buitenaardse oceaan, dan zijn ze veel lastiger te betrappen.
‘Als we de kenmerkende biomoleculen over de enorme afstanden die exoplaneten bij de aarde vandaan staan willen herkennen, moet het leven echt over de hele wereld verdeeld zitten’, zegt Shawn Domagal-Goldman, gezeten in een voor de gelegenheid tot persruimte omgetoverde artiestenkleedkamer. Hij werkt voor de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa aan toekomstige missies die zulk wijdverspreid buitenaards leven kunnen detecteren.
Als dat bestaat op een exoplaneet die kosmologisch gezien om de hoek ligt, dan zullen we het ergens de komende decennia wel vinden. Maar leven kan ook veel zeldzamer zijn en veel verder weg staan. ‘Dan duurt het zelfs als het leven over heel de planeet verspreid zit misschien nog wel een eeuw of langer voordat we iets zien’, zegt Snellen.
Het goede nieuws? In onze kosmische achtertuin zijn genoeg kandidaten te vinden. ‘De eerste stap in deze zoektocht was het vinden van planeten waarop leven mogelijk kan voorkomen’, zegt Snellen. Planeten met de juiste afstand tot hun moederster, bijvoorbeeld, zodat de temperatuur precies goed is voor vloeibaar water – het ideale oplosmiddel voor de stoffen die de chemische reacties ondergaan die het leven mogelijk maken. ‘Daarvan kennen we er al een flink aantal en dat wordt alleen maar meer.’
‘De tweede stap: kunnen we in de atmosferen van dat soort planeten gassen ontdekken die kunnen duiden op biologische activiteit?’ Ruimtetelescoop James Webb is dat al aan het proberen. ‘Webb ziet nu nog vooral iets warmere planeten, van zo’n 700 tot 800 graden Kelvin’, zegt Snellen, niet bepaald het milde klimaat dat je bij leven verwacht.
Ook Domagal-Goldman oordeelt daarom dat je voor de vondst van leven met Webb echt mazzel moet hebben. De ster moet niet te ver weg staan, de planeet moet niet te groot zijn. En het moet het juiste soort leven zijn, want niet alle handtekeningen van biologische activiteit zijn zichtbaar voor Webb. ‘De telescoop kan methaan bijvoorbeeld goed zien, maar zuurstof weer veel minder goed. Het leven dat nu op aarde leeft, zou hij waarschijnlijk over het hoofd zien’, zegt hij. Maar de aarde zoals deze er honderden miljoenen jaren geleden uit zag, zou hij misschien wél herkennen.
En dan ziet James Webb bovendien vooral planeten die draaien om een ander soort sterren dan de zon, rode dwergsterren in vakjargon. ‘Ik noem ze ook wel de dreumesen van het heelal: ze zijn relatief klein, maar wel enorm hyperactief’, zegt hij. Zo stoten ze geregeld straling uit die eventueel ontluikend leven mogelijk meteen weer de kop kost.
De Extremely Large Telescope (ELT) die verrijst op een bergtop in de Chileense Atacamawoestijn zal de volgende stap zetten. ‘Die kan kijken naar de atmosfeer van exoplaneten die meer op de aarde lijken, maar nog steeds wel rond kleinere rode dwergsterren zoals Proxima Centauri zitten’, zegt hij, verwijzend naar de ster die het dichtst bij de zon staat.
De Habitable Worlds Observatory (HWO, gepland voor 2045), waaraan Domagal-Goldman werkt, en de gewenste opvolger, de Large Interferometer for Exoplanets (LIFE, op z’n vroegst in de jaren 2050), zullen de eerste instrumenten zijn die naar leven kunnen zoeken op tweelingen van de aarde.
HWO kan vanuit de ruimte gaan zoeken naar werelden rondom sterren die lijken op de zon, en planeten die lijken op de aarde. Belangrijkste onderdeel wordt de zogeheten ‘coronagraaf’, een onderdeel dat niks te maken heeft met virussen, maar dat verwijst naar de zogeheten ‘corona’ van een ster, de kring van licht die bij de zon bijvoorbeeld zichtbaar is tijdens een totale zonsverduistering.
Die coronagraaf kan het licht van de ster blokkeren zodat het veel valere licht van de planeet overblijft. ‘Zonder krijg je voor elk lichtdeeltje afkomstig van de planeet nog eens 10 miljard lichtdeeltjes van de ster’, zegt Domagal-Goldman. Het is dan alsof je een vuurvliegje probeert te zien terwijl het voor een bouwlamp zweeft.
Uiteindelijk moet de coronagraaf ervoor zorgen dat de telescoop een foto van de planeet kan maken. ‘Die foto is dan maar één pixel groot’, waarschuwt hij, maar die ene pixel bevat dan wél informatie over de kleur en de chemische samenstelling van de atmosfeer en het planeetoppervlak.
Voorlopig is het instrument er nog niet, en 2045 is ver weg. ‘Ik noem dit daarom ook wel de wortels- en selderijmissie. Je moet gezond eten en sporten en jezelf goed verzorgen, dan haal je het misschien’, lacht Domagal-Goldman. Toch, geeft hij toe, is het werken aan missies met dit soort lange horizonten wel een uitdaging. ‘Het enige dat je kunt doen is het voor jezelf opdelen in stapjes. Op dit moment is dat het ontwikkelen van de benodigde technologie. Daar probeer ik dan niet te ver voorbij te kijken.’
Tegelijk ziet hij ook het mooie van die lange ontwikkeltijd, zeker wanneer hij praat met de jeugd. ‘Als ik het over HWO heb met basisscholieren, dan kan ik hun vertellen: jíj kan hier straks een belangrijke rol bij spelen. Wie nu op de basisschool zit, kan over twintig jaar misschien wel op deze meetgegevens promoveren.’
Domagal-Goldman ziet het al voor zich, de persconferentie waarop de resultaten straks bekend worden gemaakt. Groot nieuws: de vondst van zuurstof, of van methaan, op een verre planeet. Het interessante van zuurstof is namelijk dat het een vluchtige stof is. Als het leven op aarde het niet continu zou aanmaken, zou het allang uit onze atmosfeer verdwenen zijn. Vind je zuurstof, dan ben je dus hard op weg naar de vondst van leven.
Als ze écht geluk hebben, speculeert hij verder, ontdekken wetenschappers met HWO in dat ene pixeltje van die verre planeet bovendien al een hint dat het planeetoppervlak bedekt is met bossen of algen. ‘Die combinatie is zeer overtuigend voor het bestaan van leven.’
Een follow-up met ruimtetelescoop Life, verwacht hem op z’n vroegst rond de jaren vijftig, zou zelfs kunnen laten zien wat voor temperatuur het op die planeet is en welke stoffen verder nog in de atmosfeer zitten. ‘We kunnen dan zien of op zo’n planeet het gematigde klimaat heerst dat we met leven associëren.’ Maar zelfs dán kun je niet zomaar claimen dat er leven is ontdekt. ‘Meteen na de aankondiging gaan experts over de hele wereld zoeken naar alternatieve verklaringen’, zegt hij.
Eén ding is zeker, zegt Snellen: de voorpagina ‘We zijn niet alleen!’ zal waarschijnlijk nooit verschijnen. ‘Zelfs achteraf kun je nooit zeggen: op exact 25 juli 2032 ontdekten we buitenaards leven.’ Daarvoor gaat de zoektocht te stapsgewijs. Jarenlang zal het ‘misschien’, ‘mogelijk’ of hooguit ‘vermoedelijk’ om buitenaards leven gaan.
En dan kan die eerste aankondiging ook gewoon nog met een sisser aflopen. Tot nu toe bleek elke eerdere claim van de vondst van buitenaards leven achteraf vals alarm. Van de ontdekking van ‘biomoleculen’ in de atmosfeer van Venus tot de vondst van versteende microben op Mars: bij nader inzien was er steeds onvoldoende bewijs voor leven. ‘Dat is voor ons qua communicatie wel een uitdaging’, zegt hij. Aan de ene kant willen astronomen niet te snel een vondst claimen, aan de andere kant willen ze het enthousiasme wanneer ze precies vinden waarnaar ze op zoek waren ook niet verbergen.
‘Als we én bewijs voor bomen én een biosignaal zoals zuurstof vinden, zie ik niet zo snel in hoe het iets anders kan zijn dan leven’, zegt Domagal-Goldman. ‘Maar er hoeft maar één geniale promovendus te zijn die een alternatieve verklaring verzint en het ziet er al weer heel anders uit.’
Eigenlijk zou zijn innerlijke wetenschapper daar ook wel weer het mooie van inzien. ‘Dan gaan we het gesprek voeren. Bekijken wat het onderscheid kan maken tussen die manier van zuurstof en groen produceren, en de route via het leven.’ Dan breekt er, wil hij maar zeggen, óók een heel spannende tijd aan voor de wetenschap. ‘Maar persoonlijk wil ik toch liever gewoon buitenaards leven ontdekken.’
De zoektocht naar biosignalen op verre exoplaneten is niet de enige manier waarop de wetenschap buitenaards leven kan ontdekken. Zo speuren wetenschappers die meedoen aan Seti (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) bijvoorbeeld naar radiosignalen van slimme aliens. Wagentjes zoals Perseverance die rondrijden op Mars zoeken daar naar de versteende overblijfselen van voormalig leven. En ook missies naar de ijsmanen van Jupiter en Saturnus hopen daar aanwijzingen op te vissen dat in ondergrondse oceanen van vloeibaar water leven rondzwemt.
Volgens Shawn Domagal-Goldman (Nasa) bijten al die verschillende zoektochten elkaar niet. ‘Leven dat over het gehele oppervlak van een verre exoplaneet verspreid is, is wetenschappelijk gezien echt iets wezenlijk anders dan de vondst van fossiele overblijfselen van microben op mars, of van een ecosysteem dat verstopt zit onder een dikke ijslaag.’
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant