Meest recent

    Kepler-11, een compact zonnestelsel met zes exoplaneten (Illustratie: NASA/Tim Pyle).

    "Zoek niet alleen naar zuurstof als aanwijzing voor buitenaards leven"

    Wetenschappers die zoeken naar buitenaards leven, moeten met een open geest kijken naar de atmosfeer van exoplaneten. Uit de geschiedenis van onze aarde blijkt immers dat zuurstof niet de enige aanwijzing voor leven is, zo staat in een nieuwe studie. Ook de combinatie van koolstofdioxide en methaan, zonder de aanwezigheid van koolstofmonoxide, kan een aanwijzing zijn voor leven, zo zeggen de onderzoekers. 

    De gebruikelijke strategie om te zoeken naar zuurstof is een goede strategie, zegt het team achter de nieuwe studie. Het is immers moeilijk voor dat gas om hoge concentraties in de atmosfeer op te bouwen, als het niet door leven wordt  uitgestoten in grote hoeveelheden. 

    In onze atmosfeer was gedurende het grootste deel van de geschiedenis van de aarde geen zuurstof te bespeuren. Het gas begon zich pas op te hopen in de atmosfeer zo'n 2,5 miljard jaar geleden, toen de fotosynthese echt van wal stak. En volgens wetenschappers werd de door fotosynthese geproduceerde zuurstof, gedurende erg lange tijd gebonden aan allerlei stoffen, vooral ijzer, door oxidatie, zodat de concentratie zuurstof in de atmosfeer pas 600 miljoen jaar geleden op een redelijk hoog niveau kwam.  

    "We willen niet al onze eieren in één mandje stoppen", zo zei de hoofdauteur van de studie Joshua Krissansen-Totton in een mededeling op de website van de University of Washington in Seattle. Krissansen-Totton is doctoraatsstudent "Earth and space sciences". "Zelfs als leven veel voorkomt in de kosmos, hebben we er geen idee van of dat leven zal zijn dat zuurstof produceert. De biochemie van de productie van zuurstof is zeer complex, en zou wel eens erg zeldzaam kunnen zijn", zo voegde hij er aan toe. 

    En dus bekeken Krissansen-Totton en zijn collega's de zaak met een ruimere blik, en bestudeerden ze de geschiedenis van de aarde, de enige bewoonde planeet die we kennen, om een combinatie van gassen te identificeren die een sterke aanwijzing zou zijn voor leven, als ze samen in een atmosfeer zouden waargenomen worden. Het bestuderen van de atmosfeer van exoplanten is een van de doelen voor toekomstige instrumenten zoals de James Webb ruimtetelescoop van de NASA, die in 2019 gelanceerd zal worden.

    Toekomstige telescopen zoals de James Webb ruimtetelescoop (rechts) zullen de atmosfeer van exoplaneten bekijken op zoek naar leven. De combinatie van zuurstof en ozon is een aanwijzing voor het bestaan van leven op de aarde nu (links boven), de combinatie van overvloedig methaan en koolstofdioxide zou op de jonge aarde een alternatief teken van leven geweest zijn (Illustratie: NASA/Wikimedia/Joshua Krissansen-Totton).

    Atmosferisch onevenwicht

    Een goede kandidaat leek hen de combinatie van methaan (CH4) en koolstofdioxide (CO2), zonder een waarneembare aanwezigheid van koolstofmonoxide (CO).   

    Zoals hun chemische formule aantoont, zijn methaan en koolstofdioxide zeer verschillende molecules. Als ze samen voorkomen, en vooral zonder koolstofmonoxide, wijst dat op een "atmosferisch onevenwicht" - een term waar astrobiologen behoorlijk opgewonden van worden omdat het een aanwijzing kan zijn voor leven.

    De koolstofatomen in de twee moleculen vertegenwoordigen de twee uiterste niveaus van oxidatie. Koolstofdioxide bevat zo veel zuurstofmolecules als mogelijk is, terwijl het koolstof in methaan zuurstof ontbeert, en in de plaats daarvan de chemische tegenstander van zuurstof bevat, namelijk waterstof. "Je hebt dus deze extreme niveaus van oxidatie", zei Krissansen-Totton. "en dat is moeilijk te bereiken door niet-biologische processen zonder ook koolstofmonoxide te produceren, wat een tussenstap is. Zo zullen bijvoorbeeld vulkanen die op een planeet koolstofdioxide en methaan uitbraken, ook meestal koolstofmonoxide uitstoten." 

    Bovendien heeft koolstofmonoxide niet de neiging zich op te hopen in de atmosfeer van een planeet die leven kent. "Koolstofmonoxide is een gas dat vlot opgegeten zou worden door microben", zei Krissansen-Totton. "Dus als er veel koolstofmonoxide zou voorkomen, zou dat een aanwijzing zijn dat je mogelijk aan het kijken bent naar een planeet die geen biologie heeft."

    Een voorstelling van het planetenstelsel rond Trappist-1  (Illustratie: NASA/JPL-Caltech).

    "Doenbaar"

    De auteurs van de studie zijn het er over eens dat zuurstof een goede manier is om te zoeken naar buitenaards leven, maar ze denken dat deze nieuwe combinatie minstens even veel kans maakt om op te duiken in het vizier van de nieuwe telescopen.  

    "Leven dat methaan produceert, gebruikt een eenvoudige stofwisseling, is alomtegenwoordig, en is aanwezig geweest gedurende een groot deel van de geschiedenis van de aarde", zei Krissansen-Totton. "Het is gemakkelijk te doen, en dus komt het mogelijk meer voor dan leven dat zuurstof produceert. Dit is zonder twijfel iets waar we moeten naar op zoek gaan als de nieuwe telescopen in gebruik worden genomen."

    "Wat opwindend is, is dat onze suggestie doenbaar is, en kan leiden tot de historische ontdekking van een buitenaardse biosfeer in de niet al te verre toekomst", zei mede-auteur David Catling, een professor "Earth and space sciences" aan de University of Washington.  

    De studie van Krissansen-Totton en zijn collega's, die gefinancierd is door de NASA, is gepubliceerd in "Science Advances".