Zijn wij alleen in het heelal? Of komt er ook op andere planeten leven voor? Hier bestaan al heel veel televisieseries, films en boeken over, maar wetenschappers zijn er ook mee bezig. Wat zijn nu de plekken met de meeste kans op leven? En kunnen we daar ooit naartoe? Astronoom Floris van der Tak legt het uit.
Er zijn al ruim 4000 planeten rondom andere sterren bekend, en sommige daarvan lijken in temperatuur en grootte zoveel op de aarde dat er daar best leven zou kunnen bestaan. Sommige hebben zelfs een atmosfeer – zie het blog van mijn collega Michiel Min. Maar met de huidige techniek is het onmogelijk om binnen een redelijke tijd daarheen te vliegen om het te onderzoeken. De Voyager-satellieten hebben dan kortgeleden ons zonnestelsel verlaten, maar daarmee zijn ze pas op 0,05 procent van de afstand tot de dichtstbijzijnde ster. En ze zijn al sinds 1977 onderweg.
Maar hoe zit het dan met buitenaards leven binnen ons zonnestelsel? Daar kun je tenminste naartoe: naar de maan is het een weekje vliegen, naar Mars een paar maanden, en zelfs naar Saturnus is een raket maar zeven jaar onderweg. Kort genoeg om ook nog een terugreis te plannen en wat monsters als souvenir mee te nemen – grondmonsters wel te verstaan, geen griezelige beesten. (Hoewel: misschien bevatten die grondmonsters wel beestjes…) We kunnen zulke speurtochten trouwens het beste onbemand uitvoeren. Dan hoeven de astronauten geen zuurstof, eten en drinken voor onderweg mee te nemen, en hoeven we geen ‘loze’ bewegingsruimte in te bouwen.
Waar is de meeste kans op leven?
Dat hangt er natuurlijk vanaf wat we onder leven verstaan. Kleine groene mannetjes hoeven we niet te verwachten, die bestaan alleen in films. Planten of dieren zou het mooiste, meest tastbare bewijs zijn, maar die zijn moeilijk te vinden en zulk bewijs is ook niet echt nodig. Het grootste deel van de biomassa op aarde bestaat uit bacteriën, die stellen minder hoge eisen aan hun omgeving. Sterker nog, ze bevinden zich op allerlei plaatsen waar planten en dieren het allang voor gezien houden. Zoals in kokend heet of juist ijskoud water, heel erg zout of heel erg zuur water, of plekjes met veel zware metalen of andere voor ons giftige stoffen.
Misschien het bekendste voorbeeld van zulke ‘extreme’ levensvormen zijn bacteriën die niet tegen zuurstof kunnen. Die bevolken massaal onze darmen, helpen ons met het verteren van ons voedsel, en produceren daarbij zwavelverbindingen waardoor onze uitwerpselen zo stinken. (Sorry, dit stukje is minder geschikt om tijdens het eten te lezen). Deze anaërobe bacteriën bestaan al heel lang, zeker 3,5 miljard jaar, terwijl planten en dieren er pas sinds 0,5 miljard jaar zijn. Zuurstof in de atmosfeer is dus zeker geen vereiste voor leven op een planeet.
Bacteriën bevolken onze darmen (Foto: University of Oregon)
Wat zijn de vereisten voor leven op andere planeten?
Kan zomaar overal leven ontstaan en standhouden? Dat nou ook weer niet: alle organismen op aarde hebben vloeibaar water nodig. Vloeistof is nodig als oplosmiddel voor hoge concentraties eiwitten, hormonen en dergelijke, en als transportmiddel om die stoffen bijeen te brengen. In principe is water natuurlijk niet de enige vloeistof, maar wel verreweg de geschiktste. Zie hiervoor mijn eerdere blog over leven op de planeten rondom TRAPPIST-1. Om water vloeibaar te maken, zijn twee dingen nodig: een temperatuur tussen het kook- en het vriespunt, en een druk van minstens 6 millibar (ofwel 0,6 procent van onze normale luchtdruk).
Dus waar kunnen we nu het beste heen? Venus is veel te heet door het extreme natuurlijke broeikaseffect. Mercurius heeft geen atmosfeer, hoewel wel ijs is gevonden op de bodems van kraters. De satelliet BepiColombo, die afgelopen oktober is gelanceerd, gaat onderzoeken waar dat ijs vandaan komt, maar voor leven is het ongeschikt. Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus bestaan uit gas. Daardoor zijn ze ongeschikt voor leven zoals wij dat kennen, en trouwens ook om op te landen. Van de planeten in ons zonnestelsel is Mars dus de beste optie.
Fossiele waterstromen op Mars (Foto: NASA)
Waarom Mars de beste optie is
We bestuderen de mogelijkheid van leven op Mars al sinds de negentiende eeuw, toen we ‘kanalen’ aan het oppervlak dachten te zien. Dat bleek een vergissing, maar satellieten en Marslanders hebben sinds de jaren 70 foto’s gemaakt waarop duidelijk beddingen van opgedroogde rivieren of stroompjes te zien zijn. Mars heeft lang geleden dus stromend water aan het oppervlak gehad, maar dat is later de ruimte in verdampt. De temperatuur aan het oppervlak en de druk van de atmosfeer zijn op Mars nog steeds wel hoog genoeg om water vloeibaar te maken, en daar zoeken we dus naarstig naar.
Afgelopen zomer was de opwinding groot toen de Europese ruimtevaartorganisatie ESA bekend maakte dat haar satelliet Mars Express ondergrondse meren op Mars had gevonden. Die meren heeft de satelliet ontdekt bij de zuidpool van Mars met behulp van radarsignalen. Het water bevindt zich onder een laag ijs, waardoor het niet verdampt. Dat water onder ijs kan bestaan, is heel bijzonder. De meeste vloeistoffen bevriezen juist van beneden naar boven. In het water onder het Mars-ijs zouden mogelijk eenvoudige levensvormen kunnen bestaan.
Een mogelijke aanwijzing voor leven op Mars is het voorkomen van methaangas in de atmosfeer. Op Aarde wordt het broeikasgas methaan vooral door organismen gemaakt, in de darmen van herkauwers en door bepaalde bacteriën. Het Marsvoertuig Curiosity van de NASA had al ontdekt dat de hoeveelheid methaan op Mars varieert met de seizoenen, wat een extra aanwijzing is voor een biologische oorsprong. Maar Mars Express heeft bij zijn eerste metingen helemaal geen methaan gevonden, hier is duidelijk meer onderzoek nodig.
Peter Paul Rubens: De ontvoering van Europa 1628. (Museo Nacionál del Prado)
Misschien toch maar naar Europa
Onze tweede reisoptie is Europa. Niet het werelddeel waar Nederland ligt, en al helemaal niet het gehucht in de Amerikaanse staat Missouri. Europa is een maan van Jupiter, vernoemd naar de Griekse prinses die door de god Jupiter werd ontvoerd in de gedaante van een witte stier. Het oppervlak van Europa is helemaal bedekt met ijs, maar daaronder bevindt zich vloeibaar water. De zwaartekracht van Jupiter op Europa is aan de kant van de planeet namelijk merkbaar sterker dan aan de andere kant. In de loop van vele rondjes wordt het inwendige van Europa hierdoor ‘gekneed’, wat genoeg warmte produceert om water vloeibaar te houden.
Net als op Mars zou er in het ondergrondse water van Europa leven kunnen voorkomen. Dat moet dan wel leven zijn dat geen zonlicht nodig heeft, want dat komt niet door de twee tot drie kilometer dikke ijslaag. Daardoor vallen planten en dieren helaas af, maar bacteriën zijn zeker een optie. De Europese missie JUICE, met een geplande lancering in 2022, gaat onder andere Europa bezoeken, en NASA plant de Europa Clipper rond het jaar 2025.
Enceladus, een van de vele manen van Saturnus (Foto: NASA)
De ijslaag van Enceladus
Onze derde mogelijke reisdoel is Enceladus, een maan van Saturnus waar het afgelopen jaar onderzeese vulkanen zijn ontdekt. Net als Europa is Enceladus bedekt met een ijslaag waaronder een oceaan zit, en soms spuit er een geiser van water omhoog door een barst in het ijs. Afgelopen juni heeft de satelliet Cassini waterstofgas gevonden in die geisers, en dat is een aanwijzing voor mogelijk leven.
Waarschijnlijk ontstaat dit waterstofgas doordat er op de oceaanbodem magma opwelt. Net zoals plekken op aarde waar twee continentale platen uit elkaar bewegen, zoals middenin de Atlantische oceaan. In een chemische reactie van het warme magma met het zoute zeewater ontstaat waterstofgas. Simpele bacteriën combineren dat met koolzuurgas en halen daar hun energie uit. Daarbij komt methaan vrij, dat inderdaad ook in de geisers van Enceladus voorkomt. Op aarde hebben die magma-erupties de vorm van schoorstenen, wat helpt om grote concentraties organisch materiaal op te bouwen. Daarom zou het goed kunnen dat het leven op aarde op dit soort plekken is ontstaan.
Nabootsen van extreme omstandigheden
Wetenschappers bootsen de omstandigheden in onderzeese vulkanen in laboratoria na. In Nederland gebeurt dat bijvoorbeeld in de Origins simulator, een project van het Origins Center waar ook mijn instituut SRON bij betrokken is.
Er zijn natuurlijk nog veel meer interessante reisdoelen in ons zonnestelsel, maar voor het opsporen van leven is dit wel de Top Drie. Met de metingen van Mars Express en InSight en de lanceringen van JUICE en Europa Clipper gaan we spannende tijden tegemoet. Voor Enceladus liggen verschillende missies bij NASA op de tekentafel, en ik hoop dat het er gauw echt van komt.
Naschrift:
Het is inderdaad zo dat ik me dit stukje beperk tot leven zoals hier op aarde: met vloeibaar water als transportmiddel, en met koolstof om informatiedragers zoals DNA te maken. Het is zeker mogelijk dat leven op andere planeten, waar de omstandigheden anders zijn, heel anders is opgebouwd. Dat ik me hier tot aardachtig leven beperk, is niet bij gebrek aan fantasie, maar omdat anders het zoeken wel erg moeilijk wordt. Hoe moet je iets vinden als je niet goed weet wat je zoekt? Maar we moeten er zeker voor open staan dat leven elders er anders uit zal zien. Net zoals het onwaarschijnlijk is dat wij het enige leven zijn (daar is het heelal te groot voor) is het onwaarschijnlijk dat leven op andere planeten op leven hier zal lijken. Dat zou wel erg toevallig zijn.
Hoofdfoto: Opgedroogd zout in sporen op de helling van de Hale krater op Mars (NASA/JPL/University of Arizona)
