De Corot zoekt verre vrienden

Ander leven in het heelal kun je beter ver weg zoeken en niet op Mars, vindt planetenjager Malcolm Fridlund. De Corot-sonde maakt een begin.

Margriet van der Heijden

De zoektocht naar sporen van primitief leven op Mars? Niet werkelijk interessant, vindt de Zweedse planetenjager Malcolm Fridlund. “Zelfs als je zulke sporen vindt, wat zegt dat dan? Het zou net zo goed om aardse microben kunnen gaan, die lang geleden door meteorietinslagen via wegschietend gesteente op Mars zijn beland.”

Veel spannender is de zoektocht naar tekenen van (primitief) leven op aardachtige planeten bij andere sterren. “Dat vertelt je pas iets over de vraag of er leven is elders in het heelal”, zegt Fridlund. En daar is Fridlund naar op zoek. Sinds 2004 is hij bij de Europese ruimtevaartorganisatie ESA de wetenschappelijk coördinator van de Corot-missie, een Franse ruimtevaartmissie, die samenwerkt met ESA. En die als doel heeft om voor het eerst aardachtige planeten bij verre sterren op te sporen.

“En tot nu toe verloopt alles volgens plan”, vertelt Fridlund, spijkerbroek en cowboylaarzen, in zijn werkkamer in een van de onverwacht simpele houten barakken op het ESA-terrein.

Eind vorig jaar werd de Corot-sonde gelanceerd vanaf het Russische Baikonur en op 18 januari, de dag dat er een storm over Europa raasde en Fridlund in een hotsend vliegtuig van Londen naar Amsterdam vloog, seinde de Corot-sonde de eerste opnames van sterlicht naar aarde. Het teken dat de apparatuur aan boord werkte. “Maar je blijft altijd een beetje zenuwachtig”, zegt Fridlund, “want kijk, als je wasmachine stuk gaat, bel je gewoon een reparateur. Maar dit apparaat hangt negenhonderd kilometer boven ons hoofd.”

De komende drie jaar zal de Corot-sonde ongeveer 60.000 sterren screenen op rotsachtige planeten die maar een paar keer zo groot zijn als onze aarde. “Het blikveld van de sonde bestrijkt ongeveer drie graden aan de hemel, zeg maar het gebiedje dat je door een verrekijker ziet. Daarin vangen we, tot afstanden van 500 miljoen lichtjaar weg, miljoenen sterren, waarvan we dan de beste kandidaten uitselecteren voor verder, gespecialiseerd onderzoek.”

verduistering

De tot dusver ongeveer 150 planeten die bij andere sterren zijn aangetroffen, waren vrijwel zonder uitzondering van het formaat van Jupiter of groter. Grote planeten dus die rond hun rotsachtige kern een grote mantel van gas verzameld hebben en die dicht om hun moederster cirkelen. Dat hangt samen met de gangbare meetmethodes: planeten worden daarin opgespoord via kleine schommelingen van de moederster, veroorzaakt door de zwaartekracht die de planeet op de ster uitoefent. En zulke schommelingen zijn alleen meetbaar als de planeet heel groot is en dichtbij de ster staat.

Om kleinere rotsachtige planeten op te sporen gebruikt de Corot daarom een andere methode: die van verduistering. Daarin wordt gezocht naar kleine, periodieke variaties in de lichtintensiteit van de ster, die ontstaan doordat de voor de ster langs trekkende planeet een fractie van het sterlicht tegenhoudt. Fridlund: “Dit werkt alleen voor planeten die precies in onze kijklijn rond de ster draaien – ongeveer twee procent van de gevallen. En dan nog betreft de verduistering maar een tiende promille van het sterlicht. Om die kleine variatie met genoeg zekerheid te kunnen vaststellen, meten we de lichtintensiteit dus met een precisie van 1 op 100.000 – bepaald niet niks dus.”

Naar het aantal planeten dat de Corot zo zal kunnen vinden, is alleen een beredeneerde gooi te doen, aldus Fridlund. “We weten dat er rond veel sterren-in-wording een uitgestrekte stofschijf ligt. We weten ook dat die stofschijf later weer verdwijnt. Het zou natuurlijk kunnen dat het stof door de stralingsdruk van de ster wordt weggeblazen, al is dat wat ver gezocht, of dat er kometen uit ontstaan. Maar de verwachting is toch dat er bij een deel van de sterren planeten uit die stofschijven voortkomen. Als we dan ook meenemen dat rond de vijftien procent van de sterren een Jupiterachtige planeet cirkelt, blijven er genoeg mogelijkheden over voor sterren met aardachtige planeten.”

darwin

De Corot-missie is voor Fridlund een tussenstap. Over een jaar of zes zal de Kepler-missie van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA de zoektocht verfijnen en rotsachtige planeten proberen te vinden die zelfs iets kleiner zijn dan de aarde. En rond 2020 moet de Europese Darwin-missie een nieuwe stap zetten en bij die kleine rotsplaneten naar levenstekenen zoeken.

Fridlund: “Die levenstekenen zoeken we in de samenstelling van hun atmosfeer. Eind jaren tachtig wilden we het onderzoek van de Corot- en de Darwinmissies nog in één ruimtesonde combineren. Dat was nog in de tijd van de big science waarin een project van anderhalf miljard euro heel gewoon was.”

Het is maar goed dat de projecten zijn opgesplitst, denkt Fridlund nu, want daardoor kan straks de Darwin-missie heel gericht bij geschikte kandidaat-planeten gaan meten. En dat wordt moeilijk genoeg, want het onderzoek is ambitieus. De astronomen willen rechtstreeks naar de verre planeten zelf kijken. Het beetje sterlicht opvangen dat in hun atmosfeer wordt verstrooid en weerkaatst. En daaruit de samenstelling van die atmosfeer afleiden. Anders gezegd: veel informatie halen uit een heel klein signaal. Fridlund: “Per vierkante meter vang je uit zo’n atmosfeer maar een lichtdeeltje per seconde.” Terwijl vlak daarbij een ster onvoorstelbare hoeveelheden licht staat uit te stralen.

De truc van Darwin is om die ster met kunstgrepen uit te doven. Door het licht te vangen in twee detectoren op enige afstand van elkaar, en dan de twee signalen zo te combineren dat lichtstralen uit de ster elkaar telkens uitdoven.

Nulinterferometrie heet dat. Met twee detectoren is de hoeveelheid restlicht van de ster nog steeds tienduizend keer groter dan het kleine lichtsignaal van de planeet. Nog afgezien van storend strooilicht uit ons eigen zonnestelsel. Laat je echter vijf satellieten op enige afstand van elkaar in formatie vliegen en combineer je de signalen steeds paarsgewijs, dan moet het lukken om een helder signaal van de planeet over te houden. “Inmiddels krijgen we deze techniek aardig onder de knie”, zegt Fridlund. “Onder meer vanwege het werk eraan door TNO-TPD in Delft. ”

Over de vraag welke signalen op leven zouden kunnen duiden is lang nagedacht. “Je kunt natuurlijk de gekste levensvormen bedenken. Maar uiteindelijk hebben we het gehouden op leven zoals we dat op aarde kennen. Omdat je nu eenmaal je onderzoek moet afbakenen. Maar ook omdat we overal in het heelal dezelfde koolwaterstofmoleculen en watermoleculen zien, die op aarde tot leven hebben geleid. Het is dus niet zo gek om te veronderstellen dat dit ook de bouwstenen van leven elders zullen zijn.”

Zuurstof in een atmosfeer is een goede aanwijzing voor zulk leven, zegt Fridlund. “Neem de aarde. Als alle leven tot en met de laatste giraffe en hamster uitsterft, dan duurt het maar 300.000 jaar eer ook alle zuurstof uit onze dampkring is verdwenen.” Methaan, dat door veel bacteriesoorten wordt gemaakt, is een andere kandidaat.

En ja, natuurlijk kent Fridlund de paradox die de beroemde fysicus Enrico Fermi ooit formuleerde: als intelligent leven in het heelal niet ongewoon is, waarom zien we het dan niet? Het achterliggende idee daarbij is dat een intelligente beschaving de melkweg toch wel in een miljoen jaar moet kunnen koloniseren. En waarom zouden er geen beschavingen bestaan, die net dat ene miljoen jaar op ons voorlopen?

Maar misschien moet je onderscheid maken tussen primitief en intelligent leven, denkt Fridlund. “We weten dat op aarde betrekkelijk snel primitieve levensvormen ontstonden. De oudste fossielen van bacteriën dateren van 3,5 miljard jaar geleden, dus van kort nadat de aarde was afgekoeld en nadat steriliserende straling uit de ruimte door de atmosfeer werd tegengehouden. Maar daarna duurde het drie miljard jaar eer tijdens de Cambrische explosie ineens een veelheid aan meercellige levensvormen ontstond – ongewervelde en gewervelde, die vervolgens ook het land veroverden. En misschien zit juist daar de moeilijk te nemen stap.”

Of dat zo is, zullen we leren als er elders primitief leven wordt gevonden, denkt Fridlund. “Budgetten kunnen opdrogen en sondes kunnen neerstorten. Maar als dat allemaal niet gebeurt, en als er op verre planeten primitief leven is, dan zullen jij en ik het nog meemaken dat we daarvan een levensteken oppikken”, zegt hij optimistisch.