Verstoorde atmosfeer kan duiden op buitenaards leven

De ontdekking van meerdere ‘aardachtige’ planeten buiten ons zonnestelsel betekent een enorme impuls voor het zoeken naar buitenaards leven. De komende jaren gaan verschillende telescopen, zowel in de ruimte als vanaf de aarde, actief op zoek naar zogeheten biosignaturen; tekens van leven. De grote vraag is wat voor tekens dat zouden kunnen zijn. Hoe kunnen we van grote afstand bepalen of op een planeet wellicht leven aanwezig is of is geweest?

Het enige dat we in de nabije toekomst kunnen meten van exoplaneten , planeten buiten ons zonnestelsel, is de aanwezigheid van bepaalde gassen in de atmosfeer. De aandacht gaat dan al snel uit naar zuurstof. Maar toen het allereerste leven op aarde ontstond – waarschijnlijk zo’n vier miljard jaar geleden – was er nog helemaal geen zuurstof in de atmosfeer. Zuurstof is dus geen exclusief teken van leven.

Methaan

Want leven heeft een enorme invloed op de omgeving. Levende organismen consumeren gassen en scheiden weer andere uit. Dat zie je terug in de samenstelling van de atmosfeer. Vooral de aanwezigheid van methaan (‘aardgas’) in combinatie met andere gassen (koolstofdioxide of zuurstof) is volgens hen een belangrijk signaal. Methaan heeft een veel kortere levensduur dan de andere atmosferische gassen. Als een gas dat relatief snel verdwijnt, toch aanwezig is, dan moet dat actief worden geproduceerd. Door geologische processen of door levende organismen.

Ze baseren hun biosignatuur op berekeningen van de historische samenstelling van de aardse atmosfeer. In de periode van 4 tot 2,5 miljard jaar geleden, toen het eerste leven ontstond, bestond de atmosfeer uit koolstofdioxide, methaan en stikstof. Bovendien was er vloeibaar water. Die combinatie kan chemisch gezien niet, want deze vier stoffen reageren meteen met elkaar en de omgeving, totdat er een evenwicht ontstaat. Maar dat evenwicht werd verstoord doordat er steeds methaan werd aangevoerd. Door geologische processen, zoals vulkaanuitbarstingen, maar in toenemende ook door de eerste levensvormen die methaan als afvalgas uitscheidden.

Dat verstoorde evenwicht is een blijvend kenmerk geworden. Ook toen de hoeveelheid zuurstof vanaf ongeveer 2,5 miljard jaar geleden sterk toenam, bleef er sprake van een verstoord evenwicht. De onderzoekers laten bovendien zien dat de grootste bijdrage in die verstoring het gevolg is van de aanwezigheid van leven. Want dankzij de ontwikkeling van fotosynthese konden organismen op grote schaal zuurstof produceren.