Zijn we alleen in het universum? Dat is een van de grootste vragen die de mensheid bezighoudt. Zo luistert de organisatie SETI al jaren naar mogelijke radiosignalen van intelligente levensvormen elders in het heelal, en speuren telescopen exoplaneten af naar chemische tekenen van leven.

De geijkte methode daarvoor is om te kijken naar de kleuren licht die wetenschappers kunnen opvangen van exoplaneten. Als de zon door de atmosfeer van een exoplaneet schijnt, worden bepaalde golflengtes licht tegengehouden en andere doorgelaten, afhankelijk van welke stoffen zich daar bevinden. Zo heeft elke stof een soort vingerafdruk van golflengtes licht die zo een aanwijzing kunnen geven of er elders leven bestaat. 

‘We zoeken naar combinaties tussen specifieke moleculen’, zegt sterrenkundige en promovendus Willeke Mulder. ‘Alleen zuurstof is niet genoeg voor leven. Je wil dat er bijvoorbeeld ook ozon is, want dat zorgt ervoor dat er geen gevaarlijke straling van de zon de atmosfeer in kan. Daarnaast heb je ook koolstof en aminozuren nodig. Zo heb je altijd een combinatie van moleculen nodig die zorgen dat er leven zoals hier op aarde kan zijn.’ 

Die techniek biedt mogelijkheden, maar heeft ook beperkingen, aldus Mulder. ‘Het lichtspectrum laat voornamelijk zien wat er in de atmosfeer van die planeet zit. Ik wilde kijken of we ook signalen van het oppervlakte van een planeet kunnen opvangen, wat eigenlijk niet te doen is met klassieke technieken.’

Lichtgolven

Daarom ontwikkelde ze een heel nieuw instrument dat niet kijkt naar golflengte maar naar de zogeheten circulaire polarisering van licht. Lichtgolven kunnen als ze in contact komen met complexe moleculen een draaiing linksom of rechtsom meekrijgen. Die eigenschap is niet met het blote oog waar te nemen, maar wel met speciale instrumenten. 

Door alleen die draaiing te detecteren ben je er nog niet. Er zijn grote hoeveelheden moleculen in het heelal die niks met leven te maken hebben, maar toch licht polariseren. Hoe gebruik je die eigenschap dan om die ene plek waar wel leven is te vinden?

In levende wezens functioneren complexe moleculen door op exacte manieren in elkaar te passen, als een sleutel en een slot. Als een van de twee gespiegeld is, past de sleutel niet meer. Dat heeft er op aarde toe geleid dat stoffen zoals suikers, DNA, eiwitten en enzymen een consistente spiegeling hebben. Als het een mengelmoesje was van links- en rechtshandige stoffen zouden de complexe interacties in ons lichaam niet goed meer werken. 

Mulder verwacht dat dat principe ook geldt voor buitenaards leven, en dus ontwikkelde ze een apparaat dat gepolariseerd licht dat specifiek één kant op draait kan opsporen. Vind je zulk licht, dan is er bij de bron dus een verzameling moleculen die allemaal dezelfde kant op zijn gespiegeld: een sterke aanwijzing dat er leven is. 

Tot zover de theorie. 

Om te testen of het apparaat daadwerkelijk werkte, moest ze het testen op aarde. Daarom klommen Mulder en haar collega’s in een heteluchtballon, waarmee ze een tochtje boven Zwitserland maakten. ‘Er was geopperd dat we het apparaat vanuit een helikopter zouden testen. Dan hadden we het instrument aan de poten moeten vastmaken, en dat betekent dat je tijdens de vlucht niks aan je instrument kan veranderen. Niet ideaal. Zo kwamen we op het idee van een heteluchtballon, want die is heel stabiel, je instrument houdt altijd dezelfde hoek tot de grond en we kunnen vanuit het mandje makkelijk de instrumenten bijstellen.’

Zo geschiedde. Het molecuul waar Mulder tijdens twee testvluchten naar keek, was chlorofyl. Dat is het bladgroen waardoor planten aan fotosynthese kunnen doen, het omzetten van water en koolstofdioxide in glucose en zuurstof. Het is een stof waarvan Mulder verwacht dat die ook wel eens op andere planeten zou zijn kunnen ontstaan.

Net als andere complexe moleculen geeft ook chlorofyl een draaiing mee aan licht, en omdat alle chloroylmoleculen op aarde dezelfde gespiegeldheid hebben, stralen ze ook consisent dezelfde soort gepolariseerde licht uit.

‘Bij het opstijgen vlogen we over braakliggende landbouwgrond zonder groen. Het instrument gaf daar een compleet vlak signaal, maar zodra we iets verder waren zagen we boven een grasveld een heel mooi signaal, en zodra we over bomen vlogen zagen we dat het signaal veranderde, omdat de bladeren van bomen anders georiënteerd zijn dan grassprieten.’

De ruimte in

Na de succesvolle testvluchten hoopt Mulder dat de lichtmeter meer gebruikt gaat worden binnen de astronomie. ‘De volgende stap dat we de ruimte ingaan en een eenzelfde soort instrument of naar de maan of naar het ISS te sturen en dan vanaf daar op de aarde te richten om te kijken kunnen we nog steeds deze moleculen herkennen.’

Het instrument zou een flinke aanvulling zijn op het arsenaal aan technieken waarmee de mensheid het heelal afspeurt naar buitenaards leven. Hoewel die zoektocht nog niets heeft opgeleverd is Mulder er stellig van overtuigd dat er wel leven elders bestaat.

‘Ik denk dat iedere persoon die over de statistiek nadenkt daar wel van overtuigd is. We hebben de eerste exoplaneet pas gevonden in 1992, en we kennen er nu 6000. Dan kijken we alleen nog naar sterren die dichtbij staan in onze Melkweg. Als je je inbeeldt hoe ontzettend veel sterren zich daar bevinden, en er daarnaast nog miljarden sterrenstelsels elders in het universum zijn, dan moet er daarbuiten wel érgens leven zijn. Ik weet het bijna zeker.’

Willeke Mulder, Tracing life light through light. Promotie was 2 april