Astronomen en planetaire wetenschappers dachten dat ze wisten hoe ze bewijs konden vinden van leven op planeten buiten ons zonnestelsel. Maar een nieuwe studie geeft aan dat de manen van planeten buiten het zonnestelsel “false positives” kunnen produceren, wat een ongemakkelijk element van onzekerheid toevoegt aan de zoektocht.
Er zijn tot nu toe meer dan 1.800 exoplaneten bevestigd, en het aantal stijgt snel. Ongeveer 20 hiervan worden als potentieel bewoonbaar beschouwd. Dit komt omdat ze slechts iets zwaarder zijn dan de aarde en om hun moedersterren draaien op afstanden waardoor er mogelijk vloeibaar water kan bestaan.
Astronomen hopen binnenkort de samenstelling van de atmosfeer van zulke veelbelovende buitenaardse werelden te kunnen bepalen. Ze kunnen dit doen door het spectrum van het door hen geabsorbeerde licht te analyseren. Voor aardachtige werelden die om kleine sterren cirkelen, kan deze uitdagende prestatie worden bereikt met NASA's James Webb Space Telescope, gepland voor lancering in 2018.
Ze dachten dat ze wisten hoe ze de handtekening van het leven moesten zoeken. Er zijn bepaalde gassen die niet samen zouden mogen bestaan in een atmosfeer die in chemisch evenwicht is. De atmosfeer van de aarde bevat veel zuurstof en sporen van methaan. Zuurstof mag niet bestaan in een stabiele atmosfeer. Zoals iedereen met roestplekken op zijn auto weet, heeft het een sterke neiging om chemisch te combineren met veel andere stoffen. Methaan mag niet bestaan in aanwezigheid van zuurstof. Bij menging reageren de twee gassen snel om kooldioxide en water te vormen. Zonder een proces om het te vervangen, zou methaan binnen tien jaar uit onze lucht verdwijnen.
Op aarde blijven zowel zuurstof als methaan bij elkaar aanwezig omdat de toevoer constant wordt aangevuld door levende wezens. Bacteriën en planten oogsten de energie van zonlicht tijdens fotosynthese. Als onderdeel van dit proces worden watermoleculen afgebroken tot waterstof en zuurstof, waardoor vrije zuurstof vrijkomt als afvalproduct. Ongeveer de helft van het methaan in de atmosfeer van de aarde is afkomstig van bacteriën. De rest is afkomstig van menselijke activiteiten, waaronder het verbouwen van rijst, het verbranden van biomassa en de winderigheid veroorzaakt door de enorme kuddes koeien en andere herkauwers die door onze soort worden onderhouden.
Op zichzelf is het niet verrassend om methaan in de atmosfeer van een planeet te vinden. Veel puur chemische processen kunnen het maken, en het is overvloedig aanwezig in de atmosfeer van de gasreuzenplaneten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus, en op de grote maan Titan van Saturnus. Hoewel zuurstof alleen soms wordt aangeprezen als een mogelijke biomarker; zijn aanwezigheid is op zichzelf ook geen rotsvast bewijs van leven. Er zijn puur chemische processen die het op een buitenaardse planeet zouden kunnen maken, en we weten nog niet hoe we ze kunnen uitsluiten. Het vinden van deze twee gassen lijkt echter zo dicht mogelijk te komen bij het bewijs van 'rokend wapen' voor de activiteiten van het leven.
Dit hele argument werd door een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Dr. Hanno Rein van de afdeling Milieu- en Natuurwetenschappen van de Universiteit van Toronto in Canada in een moersleutel geworpen. Hun resultaten zijn gepubliceerd in de editie van mei 2014 van de Proceedings van de National Academy of Sciences USA.
Stel, stellen ze, dat zuurstof aanwezig is in de atmosfeer van een planeet en methaan afzonderlijk aanwezig is in de atmosfeer van een maan die om de planeet draait. Het team gebruikte een wiskundig model om het lichtspectrum te voorspellen dat door een ruimtetelescoop nabij de aarde zou kunnen worden gemeten voor plausibele planeet-maanparen. Ze ontdekten dat de resulterende spectra nauw overeenkwamen met die van een enkel object waarvan de atmosfeer beide gassen bevatte.
Tenzij de planeet om een van de dichtstbijzijnde sterren draait, toonden ze aan dat het niet mogelijk was om een planeet-maanpaar van een enkel object te onderscheiden met behulp van technologie die binnenkort beschikbaar zal zijn. Het team noemde hun resultaten "onhandig, maar onvermijdelijk ... Het zal mogelijk zijn om suggestieve aanwijzingen te krijgen die indicatief zijn voor mogelijke bewoning, maar het uitsluiten van alternatieve verklaringen voor deze aanwijzingen zal in de nabije toekomst waarschijnlijk onmogelijk zijn."
Referenties en verder lezen:
The Habitable Exoplanets Catalogue, Planetary Habitability Laboratory, University of Puerto Rico at Arecibo
Kaltenegger L., Selsis F., Fridlund M. et al. (2010) Spectrale vingerafdrukken van bewoonbare exoplaneten ontcijferen. Astrobiology, 10 (1) p. 89-102.
Major J. (2013) Aardachtige exoplaneten zijn overal om ons heen. Space Magazine
Rein H., Fujii Y. en Spiegel D. S. (2014) Enkele ongemakkelijke waarheden over biosignaturen waarbij twee chemische soorten op aardachtige exoplaneten betrokken zijn. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111 (19) p. 6871-6875.
Sagan C., Thompson W. R., Carlson R., Gurnett, D., Hord, C. (1993) Een zoektocht naar leven op aarde vanuit het Galileo-ruimtevaartuig. Natuur, 365 p. 715-721.
