Wat als elke planeet levenloos is?

De zoektocht van James Kasting naar leven in de ruimte

Een 'starshade' kan toekomstige ruimtetelescopen helpen om exoplaneten in beeld te krijgen

Planeetwetenschapper James Kasting hoopt in de atmosfeer van exoplaneten de eerste sporen van buitenaards leven aan te treffen. Deze donderdag houdt hij de Oortlezing.

‘Een collega stelde ooit dat het ontdekken van buitenaards leven een tweede Copernicaanse revolutie zou betekenen. We weten dankzij Copernicus dat wij niet het middelpunt van het heelal zijn, en ook leven hoeft niet uniek voor onze planeet te zijn. De vraag of het leven meer dan eens is ontstaan, is nu nog filosofisch. Het zou kunnen dat het maar één keer in het hele universum gebeurd is, het kan zijn dat er leven opkomt zodra de omstandigheden maar gunstig genoeg zijn.

‘Zelf neig ik naar de tweede optie: dat leven assembleert onder de juiste chemische condities. Het zelf maken van leven in het laboratorium blijkt echter heel erg moeilijk. De makkelijkste manier om het antwoord te krijgen, is door naar exoplaneten te gaan kijken, planeten van buiten ons zonnestelsel.

‘Dat is zelfs makkelijker dan op zoek gaan bij onze buren: als er op Mars of de Saturnus-maan Enceladus leven bestaat, zit het diep onder de korst. Je moet dan apparatuur die enorm diep kan boren daarheen brengen, en misschien zelfs wel mensen om de machines te bedienen. Dan klinken ruimte-telescopen ineens spotgoedkoop.

Korstmos
‘Stel dat je dertig planeten die op de aarde lijken bekijkt, en je ziet op tien daarvan sporen van leven, of misschien wel dertig? Als je er nul ziet, dan zou je toch gaan denken dat leven een behoorlijk zeldzaam verschijnsel is. Dat is een diepzinnige vraag, en ook eenvoudig buitenaards leven, dat bijvoorbeeld lijkt op de aardse bacteriën of korstmossen, zou er antwoord op geven.

‘De atmosfeer van de aarde laat zien dat er hier leven is. Er is zuurstof, afkomstig van fotosynthese door levende wezens: hier is dat een biosignature gas. Er zijn echter processen denkbaar waardoor planeten een zuurstofrijke planeet kunnen opbouwen zonder dat er leven aan te pas komt. Waterdamp splitst onder UV-licht in waterstofgas en zuurstofgas. Planeten als de aarde zijn te licht om waterstofgas vast te houden, dus die raak je kwijt, en dan blijft zuurstof over. Die zuurstof reageert wel met ijzer en zwavel op je planeet, maar als je hele oceanen aan water hebt die kunnen verdampen, blijft er een hoop zuurstof over.

‘Er zit ook methaan in de aardatmosfeer, en ook dat is hier vooral afkomstig van levende wezens, zoals de micro-organismen die een koe helpen met het verteren van gras. Methaan kan, net zo goed als zuurstof, ontstaan door processen waar geen levend wezen aan te pas komt, maar de verhouding waarin die twee gassen hier op aarde voorkomen, die zou je zonder leven niet zien.

Supertelescoop
‘De aardatmosfeer bestaat voor eenentwintig procent uit zuurstof: zelfs dat is met onze huidige telescopen lastig te meten op exoplaneten, omdat de atmosfeer van de aarde zo dun is, vergeleken met de rest van de planeet. Het is nog onduidelijk of NASA’s aankomende supertelescoop, de James Webb, dat wel zal kunnen. Het methaan, op aarde aanwezig in een concentratie van zo’n twee parts per million, is ook daarmee niet meetbaar.

‘We kunnen dus nog niets zeggen over de aan- of afwezigheid van bio-gassen op exoplaneten, want we hebben de juiste ruimtevaartmissie nog niet gedaan. De NASA-missie Luvoir, die nu alleen nog op de tekentafel bestaat, zou dat wel kunnen. Het probleem met het meten aan exoplaneten is dat ze gemakkelijk overstraald worden door de ster die erbij zit. Dat maakt het moeilijk om goed het lichtspectrum van alleen de planeetatmosfeer te meten, en juist dat heb je nodig om te weten wat er in die atmosfeer zit.

‘Luvoir zou apparatuur meekrijgen om de ster af te dekken, net zoals je beter naar de wolken kan kijken als je de zon afdekt met je hand. Een extern sterrenscherm zou op 50.000 kilometer van de satelliet moeten hangen, maar wel tot op de meter nauwkeurig. Dat zou net moeten kunnen, denken de ingenieurs. Hopelijk komt het project er echt, en hopelijk wordt het een internationale samenwerking. Als we zoiets belangrijks doen als op zoek gaan naar leven, moeten we de handen ineen slaan.

Proxima Centauri
‘Misschien overigens dat Ignas Snellen, de Leidse hoogleraar observationele astrofysica die me heeft uitgenodigd om dit jaar de Oortlezing te geven, alle ruimtevaartmissies te snel af is. Hij zal met de Extremely Large Telescope, een op de grond staande telescoop die in aanbouw is in Chili, proberen om sporen van leven te vinden op de exoplaneten van Proxima Centauri, de ster die zich het dichtst bij ons zonnestelsel bevindt.

‘Een van die planeten bevindt zich in de habitable zone, het gebied rond de ster waar water vloeibaar kan zijn (Kasting heeft in de jaren ’80 en ’90 belangrijk rekenwerk gedaan om te bepalen waar die zones nou precies zitten, red). Als er daar leven is, heeft hij het antwoord voordat er geschikte satelliet-telescopen de ruimte in zijn gegaan.

‘En als hij niets vindt, en de satellieten ook niet; als elke planeet die we kunnen bekijken bar en levenloos blijkt te zijn? Ik kan het me eigenlijk niet voorstellen. Het zou me misschien zelfs in God laten geloven.’

James Kasting
 The Search for Life on Planets Around Other Stars.
Oort Lecture 2018, donderdag 26 april, Academiegebouw, 20:00 u

Bewoonbaar of niet?

Prof. Dr. James Kasting (Alabama, 1953) geldt als een van de grootste autoriteiten op het gebied van de atmosferen van exoplaneten, en dan met name de bewoonbaarheid ervan. Het idee daarachter is eenvoudig: als we aannemen dat vloeibaar water nodig is voor leven, dan bevindt zich rond sterren een gebied waar water vloeibaar is, de habitable zone. Te dicht bij de ster is het te heet, te ver weg is het te koud.

Nu is het nog niet zo idioot moeilijk om uit te rekenen of een hoeveelheid water vloeibaar is op een bepaalde afstand van de ster, maar atmosferen eromheen veranderen de som nogal. Een atmosfeer kan een broeikaseffect hebben, zodat het op de planeet warmer is dan je zou verwachten. Kasting heeft daar belangrijk rekenwerk aan verricht, en werkte voor NASA bij de ontwikkeling van de Terrestial Planet Finder, een systeem dat aardachtige planeten had moeten vinden als de lancering was doorgegaan.

Kasting is co-auteur van de boeken Atmospheric Evolution on Inhabited and Lifeless Worlds (2017) en The Earth System (1999), en schreef How to Find a Habitable Planet (2010).

Deel dit bericht:

Voorpagina

Stressstressstressstress

De helft van de studenten zou er last van hebben, en volgende week is er een symposium om …

Achtergrond

Wetenschap

Studentenleven

Nieuws

Rubrieken

English page