Je leest:

Hoe herken je een alien?

Hoe herken je een alien?

Buitenaards leven ziet er waarschijnlijk minder spannend uit dan je denkt

Auteurs: en | 29 november 2018

In boeken en films wemelt het van de aliens, maar bewijs voor echt buitenaards leven is er nog niet. Toch wordt er druk naar gezocht. Maar waar zoek je dan precies naar? En op welke plekken binnen én buiten ons zonnestelsel?

Planet comics 51
Groen, gemeen en dol op schaars geklede vrouwen. Buitenaards leven komt er in oude strips zelden gunstig van af. Cover van het tijdschrift Planet Comics (Fiction House), nr. 51 uit november 1947.

Je kunt makkelijk een encyclopedie vullen met alle buitenaardse levensvormen die ooit zijn bedacht. Schattig, gemeen, superintelligent, harig, grappig, knuffelbaar, agressief, slijmerig, zonder hoofd of juist met drie: de biodiversiteit van aliens is enorm. En toch, wie goed kijkt ziet dat deze fictieve wezens altijd veel gemeen hebben met de mens of andere wezens op aarde.

Het is lastig om een voorstelling te maken van buitenaards leven, en dat maakt de zoektocht ernaar zo moeilijk. Toch zoeken wetenschappers al tientallen jaren serieus naar leven buiten de aardbol. Daarbij krijgen de onderzoekers beschikking over steeds grotere telescopen en gevoeligere instrumenten. De zoektocht intensiveert de komende jaren ook met nieuwe ruimtemissies naar verdere plekken in ons zonnestelsel. Waar stuur je die sondes heen? En wat zoeken we precies?

Moedeloos

Je zou er moedeloos van worden. Al sinds de eerste serieuze pogingen in 1960 om radiosignalen van buitenaardse wezens op te pikken is het stil aan de andere kant. Natuurlijk, de pogingen onder de vlag van SETI (search for extraterrestrial intelligence) leveren soms een interessant signaal op, zoals een radiopuls uit het diepe heelal. Toch is er tot nu toe geen galactisch imperium of zelfs maar een spoortje van beschaving gevonden.

Het is ook de vraag of dit de beste manier is om te zoeken, als het puur om de vraag gaat of er leven is. “Eigenlijk snijd je zo de bocht af”, zegt Lucas Ellerbroek, sterrenkundige van de Universiteit van Amsterdam en schrijver van het boek Planetenjagers. “Je gaat meteen uit van het bestaan van intelligente wezens. Als je naar de aarde kijkt, dan zijn er zo veel meer micro-organismen, en die waren bovendien miljarden jaren lang de enige levensvorm op de planeet.”

Comparison of the sizes of the trappist 1 planets with solar system bodies
Vergelijking tussen de manen van Jupiter, de aardachtige exoplaneten rond TRAPPIST-1 en de planeten in ons zonnestelsel. De James Webb Space Telescope gaat de exoplaneten rond TRAPPIST-1 bestuderen.

Goed, de zoektocht liever breed houden dus. Maar hoe vind je specifieke tekenen van leven? Als we niet luisteren naar radiosignalen van planeten in de buurt van andere sterren, dan zijn er twee strategieën: zoeken naar een plek die misschien geschikt is voor leven, of zoeken naar sporen van het leven zelf. Volgens Ellerbroek heeft de eerste methode een robuustere wetenschappelijk basis. Het gaat uit van kennis over planeten, onder andere uit de verkenning van ons zonnestelsel. Weet je bijvoorbeeld het type ster en de afstand van een planeet tot die ster, dan kun je een inschatting van de temperatuur maken.

Naast plekken voor leven zoeken astronomen naar zogenoemde ‘biosignaturen’, sporen van stoffen die op leven duiden. Voor de aarde zelf zou dat de flinke portie zuurstof in de atmosfeer kunnen zijn, die de vegetatie op de planeet in stand houdt. Toch noemt Ellerbroek het een ‘SETI-achtige’ onderzoekslijn. “Je zoekt naar stoffen die je niet verwacht. Dat klinkt logisch, maar probeer maar eens te bewijzen dat het van leven afkomt. Jupitermaan Ganymedes heeft óók zuurstof in de atmosfeer, maar daarvoor is geen leven nodig. Dat komt waarschijnlijk door sterke straling van Jupiter die het waterijs op de maan splitst in waterstof en zuurstof”, zegt hij.

Harde conclusies aan de hand van (enkel) biosignaturen zijn lastig. Onderzoekers moeten het immers doen met snippertjes informatie die ze uit een een vrijwel oneindig klein stipje licht aan de nachthemel persen.

Gematigde zones

Laten we dan eens kijken naar mogelijk geschikte plekken voor buitenaards leven buiten ons zonnestelsel. We kunnen inmiddels kiezen uit bijna vierduizend planeten die zijn ontdekt bij andere sterren, bijvoorbeeld doordat een planeet voor de ster langs trekt en hem tijdelijk iets minder helder maakt. Deze lijst van exoplaneten groeit gestaag. Waar richten we onze telescopen op?

Kepler 22b systeem
De gematigde zone van twee planetenstelsels, dat van de ster Kepler-22 (boven) en ons zonnestelsel (onder). Ruwweg in deze zone zouden de temperaturen goed zijn voor vloeibaar water. Kepler-22 is een wat koelere ster en daarom ligt deze zone wat dichterbij.

Het leven op aarde is meester in het overleven op extreme plekken. Heet, koud, bij hoge druk of blootgesteld aan hoge concentraties schijnbaar giftige stoffen, niets lijkt te gek. Toch vermijden astronomen de meest extreme plekken. Ze hebben wat temperatuur betreft een voorkeur voor een ‘gematigde zone’, die op bepaalde afstanden rondom iedere ster zit. Ver weg van het ijskoude heelal, maar niet te dichtbij de kolkende ster.

Soms hebben astronomen het over de leefbare zone, een regio met de goede temperatuur voor vloeibaar water. Het blijkt een lastige definitie, want de uiteindelijke temperatuur op een planeet of maan is afhankelijk van veel factoren. “Er is bewijs voor vloeibaar water op enkele ijsmanen van Saturnus en Jupiter, ver buiten de gematigde zone, zegt Ellerbroek. “Waarschijnlijk ontstaat er warmte door sterke getijdenwerking in de buurt van die grote planeten. Eigenlijk loopt de definitie in ons eigen zonnestelsel al stuk.”

Tess virtual map
Impressie van ruimtemissie TESS, die de helderheid van een groot aantal sterren in de gaten houdt. Zo hopen wetenschappers zo’n 20.000 nieuwe exoplaneten te ontdekken.

Extra opgewonden raken onderzoekers als ze een planeet met een vast oppervlak – zoals de aarde – in de gematigde zone vinden. Ons zonnestelsel telt vier van deze aardachtige planeten, tegenover vier gasplaneten. Naast het feit dat het enige leven dat we kennen op een vaste planeet bestaat, zegt Ellerbroek dat een vast oppervlak kan dienen als een ‘ontmoetingsplek’ voor moleculen en organismen. Het oppervlak zou een soort katalysator voor een complexe chemie van het leven kunnen vormen. Wat overigens niet uitsluit dat er complexe chemische reacties kunnen ontstaan in een met vloeistof of gas bedekte wereld.

Ook de afstand vanaf de aarde tot een planeet is niet onbelangrijk. Ernaartoe reizen is binnen afzienbare tijd niet mogelijk, maar een planeet onderzoeken op enkele tientallen lichtjaren afstand is nu eenmaal wat makkelijker dan eentje op meer dan 10.000 lichtjaar. Van de dichtstbijzijnde exemplaren kunnen we in de toekomst misschien zelfs een (eenvoudige) foto te maken. De dit jaar gelanceerde ruimtetelescoop TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) houdt vooral dichtbij staande sterren in de gaten op zoek naar exoplaneten.

Jagen in het infrarood

Artist's impression of kelt 9b orbiting kelt 9
Impressie van exoplaneet KELT-9b (rechts) bij zijn ster. Het is een van de weinig exoplaneten waarvan we informatie hebben over de atmosfeer: de zinderende atmosfeer is zo heet dat ijzer er in gasvorm voorkomt.

Van het gros van de ontdekte exoplaneten weten we weinig. We kennen dan bijvoorbeeld de afstand tot de ster, de grootte of massa. Van een select gezelschap van enkele tientallen planeten weten we iets meer. Informatie over de atmosfeer bijvoorbeeld. Stoffen in de atmosfeer van een exoplaneet ‘filteren’ het sterlicht op het moment dat het door de atmosfeer valt of wordt gereflecteerd. Zo laten ze als het ware hun handtekening achter in het licht dat uiteindelijke de aarde bereikt.

Veel astronomen kijken uit naar de lancering van de James Webb Space Telescope en de ingebruikname van de European Extremely Large Telescope, in respectievelijk 2021 en 2024. Deze observatoria zijn gevoelig voor de handtekeningen van mogelijk interessante stoffen in de atmosferen van exoplaneten, die vaak in het infrarode spectrum zitten. Ze moeten stoffen zoals zuurstof, ozon, methaan en lachgas gaan identificeren, die kunnen wijzen op leven op een planeet.

Zinvolle signalen

Je kunt erop wachten, want waarschijnlijk vinden we binnen afzienbare tijd een aardachtige planeet in de gematigde zone met misschien wel water of zuurstof in de atmosfeer. Hebben we dan leven gevonden? Nee, een of zelfs meerdere biosignaturen – aanwijzigingen voor leven – maken nog geen leven. Er moet eerst worden aangetoond dat de aangetroffen stoffen daadwerkelijk van leven afkomstig zijn. Volgens Ellerbroek is het daarom belangrijk dat we ons eigen zonnestelsel blijven verkennen, met ruimtesondes om en op planeten en manen. Het is de enige manier om de informatie van verre planeten goed te interpreteren.

Ook astrobioloog Inge Loes ten Kate van de Universiteit Utrecht ziet geen reden om voor buitenaards leven meteen naar exoplaneten te kijken. “Ik zie in ons zonnestelsel genoeg interessante plekken om te onderzoeken. Bijvoorbeeld de Jupitermaan Europa en Saturnusmaan Enceladus. Beide hebben een oceaan onder een heel dikke ijskap: vloeibaar water en dus een interessante temperatuur. Bovendien zijn er op Enceladus hydrothermale bronnen gesignaleerd. Mij lijkt een trip naar Enceladus daarom heel relevant.” Ook voor de oorsprong van leven op aarde kijken veel wetenschappers naar dergelijke hydrothermale bronnen.

Zelf zoekt ze nog dichterbij dan deze manen. Ten Kates onderzoek richt zich op (sporen van) leven op Mars. Ondanks de relatieve nabijheid van de planeet en mogelijkheden om ter plekke onderzoek te doen, blijft het een ingewikkelde en onzekere speurtocht. “Ook hier moeten we het waarschijnlijk doen met mogelijke sporen van leven en indirect bewijs”, zegt ze. “Voorheen zochten onderzoekers wel naar direct bewijs voor leven op Mars. Bijvoorbeeld tijdens de Viking-missie in de jaren zeventig, toen aan grondmonsters water en voeding werd toegevoegd om te zien of dat tot signalen van leven zou leiden, in de vorm van geproduceerde gassen. Er werden wel gassen aangetoond, maar toch werd het niet als overtuigend bewijs gezien.”

Pia19088 marscuriosityrover methanesource 20141216
Mogelijke routes waarop methaan wordt geproduceerd en verbruikt op Mars. De hoeveelheid methaan in de atmosfeer van Mars vertoont een regelmatige variatie, wat kan duiden op een levende bron. Micro-organismen die onder zuurstofarme omstandigheden leven produceren methaan. Maar omdat methaan ook op andere manieren kan ontstaan is alleen de aanwezigheid van methaan geen harde biosignatuur.

Mars in het lab

Zoeken naar leven op Mars betekent in de praktijk zoeken naar aanwijzingen dat er ooit leven is geweest of dat leven mogelijk zou zijn. Waar zoek je dan precies naar? “We kijken naar organisch materiaal, dat zijn stoffen die in ieder geval koolstof en waterstof bevatten. Het leven dat we kennen bestaat voor het grootste deel uit organische moleculen, maar het is niet zo dat ieder organisch molecuul een teken van leven is. We weten dat er in de ruimte allerlei organische moleculen worden gevormd, zonder dat er leven bij betrokken is.”

In haar Utrechtse laboratorium voert Ten Kate experimenten uit onder Mars-achtige condities. “We kunnen de atmosfeer van Mars nabootsen en we zorgen voor ultraviolet-straling zoals die ook op Mars aanwezig is. Onder die omstandigheden kijk ik hoe bepaalde organische moleculen reageren en welke stoffen er ontstaan. Vanuit de ruimte komen er via stofdeeltjes allerlei moleculen terecht op Mars. Het kan best zijn dat de binnenkomende moleculen niet meteen een verband hebben met leven, maar dat ze wel verder kunnen reageren tot iets dat voor leven relevant is.” Tegelijkertijd krijg je zo een beeld van de moleculen die zonder leven gevormd kunnen worden. En dat is weer belangrijk om te beoordelen of de aanwezigheid van een molecuul duidt op leven. Want dat blijft de grote vraag: wanneer mag je spreken van bewijs van leven? “Je moet echt hard kunnen maken dat een molecuul alleen maar door leven gemaakt kan worden en niet op welke andere manier ook. Dat is ongelooflijk lastig.”

Indirect bewijs

Een nadeel van het zoeken naar organisch materiaal is dat het heel kwetsbaar is. De intense ultraviolet-straling op Mars, die geen beschermende ozonlaag heeft, is verwoestend voor deze stoffen. Gelukkig zijn er andere mogelijkheden, zoals mineralen. Ten Kate: “Leven heeft een grote invloed op de omgeving. Micro-organismen zoals bacteriën produceren mineralen en die mineralen blijven achter, ook als de bacterie zelf allang is vergaan. Dus als je mineralen aantreft die we alleen kennen uit levende organismen, dan heb je een sterke aanwijzing voor leven. Maar ook dit levert geen direct bewijs."

Als het zo moeilijk is om zelfs indirect bewijs voor leven te vinden, is het dan nog zinvol om verder te zoeken? Ten Kate vindt van wel. “Er zijn echt wel aanwijzingen dat leven op Mars mogelijk is of dat het mogelijk is geweest.” Hoe realistisch is het om te denken dat er nu leven op Mars is? “Dat is net zo realistisch als dat het onrealistisch is”, reageert Ten Kate. “We weten dat leven zich erg goed kan aanpassen. Microbieel leven is weerbaar en heeft maar weinig nodig. Ook een heel klein beetje vloeibaar water kan voldoende zijn om leven op gang te houden. Leven kan zich ook goed een tijd in een slapende toestand bevinden. Dus als er ooit leven is geweest op Mars, is het zeker niet onwaarschijnlijk dat het leven er nog is. Ook omdat Mars weinig snelle en heftige veranderingen heeft ondergaan.”

Mars rocks
Uitzicht op Mars, combinatiefoto door de Mars Pathfinder in 1997. Wie weet wat er zich hier onder het oppervlak bevindt?

Onder het oppervlak

Het zou dus zomaar kunnen dat er op Mars eenvoudige eencelligen gewoon lekker aan het leven zijn. Om die te vinden moeten we op meer beschutte plekken zoeken en daarom kijkt Ten Kate uit naar de Europese en Russische missie ExoMars die in 2020 wordt gelanceerd. “Deze gaat diep boren, tot zo’n twee meter onder het oppervlak. Dat is interessant, omdat schadelijke straling daar nauwelijks doordringt. Ook zijn de temperatuurschommelingen veel minder heftig. Dat zijn goede condities voor leven.”

Met alle komende missies en nieuwe telescopen voor de boeg is er genoeg om naar uit te kijken. De vraag blijft wat we dan precies gaan zien. Het gaat in ieder geval heel klein zijn, aldus Ten Kate. “Uiteindelijk zal het bewijs te vinden zijn op de nano- of microschaal. Als we dat ene molecuul vinden waarvan we zeker weten dat het alleen maar door iets levends gemaakt kan zijn. Dan… maar ja, we weten nog niet eens welk molecuul dat zou kunnen zijn.”

De problemen waar Ten Kate en collega’s tegenaan lopen zijn vergelijkbaar met die van onderzoekers die zich richten op de oorsprong van leven nog dichter bij huis, namelijk op de aarde zelf. Ook van het allereerste leven op onze planeet weten we niet hoe het eruit zag en waar het is ontstaan. En dus draait het ook bij die zoektocht om sporen van leven dat ooit is geweest. Indirect bewijs dus, dat altijd tot veel discussie leidt. Het interessante is dat juist het onderzoek op Mars iets kan ophelderen over het ontstaan van leven op aarde, omdat de omstandigheden op de jonge aarde waarschijnlijk veel leken op die van het huidige Mars. Zoeken naar buitenaards leven kan dus, verrassend genoeg, ook helpen om de oorsprong van ons eigen aardse leven op te helderen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 29 november 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.