Nieuwe sporen helpen jacht op buitenaards leven

Sterrenkunde Het zoeken naar leven op exoplaneten, is nu het zoeken naar zuurstof. Maar een gas als methaan is ook een nuttig spoor van leven.

Kunstenaarsimpressie van de onlangs ontdekte exoplaneet TRAPPIST-1f, die er zo uit zou kunnen zien als je over het oppervlak zou wandelen. Bij het onderzoeken van mogelijk leven op exoplaneten kijken astronomen vooral naar het voorkomen van zuurstof, maar volgens net verschenen onderzoek kunnen gassen als methaan en koolmonoxide ook belangrijke aanwijzingen geven. Foto NASA

Duizenden exoplaneten – planeten buiten ons eigen zonnestelsel – hebben astronomen de afgelopen jaren ontdekt. Ze zijn te ver weg om te bezoeken, maar toch kan van afstand naar (indirecte) sporen van leven worden gezocht. Volgens wetenschappers van drie Amerikaanse instituten zouden de gassen methaan en koolstofdioxide daarbij wel eens een grote rol kunnen spelen.

De grote telescopen die de komende jaren beschikbaar komen – zowel op aarde als in de ruimte – maken het mogelijk om de samenstellingen van de atmosferen van exoplaneten te onderzoeken. Op die manier kunnen ‘biomarkers’ worden opgespoord: moleculen die op biologische activiteit wijzen.

Biomarker nummer één is zuurstof, een element dat je in de atmosfeer van een ‘dode’ planeet niet snel zult aantreffen, omdat het zich mettertijd aan gesteenten bindt. Als een planeetatmosfeer zuurstof bevat, is dat een teken dat ‘iets’ op de planeet – planten bijvoorbeeld – zuurstof produceert. Een onderzoeksteam onder leiding van de Nieuw-Zeelandse planeetwetenschapper en astrobioloog Joshua Krissansen-Totton van de universiteit van Washington te Seattle pleit er echter voor om de jacht op biomarkers te verbreden.

In een onderzoeksartikel dat woensdag is gepubliceerd in Science Advances, wijzen de drie wetenschappers erop dat ook de aardatmosfeer lange tijd – misschien zelfs tot slechts een half miljard jaar geleden – zo weinig zuurstof heeft bevat dat een astronoom op lichtjaren afstand deze niet zou hebben opgemerkt. Toch waren er minstens 2 miljard jaar geleden al zuurstof-producerende bacteriën op onze planeet.

‘Recept’ met drie gassen

Daarnaast is het allerminst zeker dat buitenaardse organismen ook daadwerkelijk zuurstof zullen produceren. Mogelijk is fotosynthese – het tamelijk ingewikkelde proces waarmee planten en sommige bacteriën koolstofdioxide en water omzetten in glucose en zuurstof – zelfs een zeldzaam verschijnsel.

Op zoek naar andere indirecte indicatoren van leven hebben de onderzoekers de geschiedenis van onze eigen planeet onder de loep genomen. Daarbij is gelet op perioden dat de aardatmosfeer een mengsel van gassen bevatte dat zodanig uit evenwicht was dat het alleen bij de gratie van levende organismen kon bestaan.

Het ‘recept’ waar de onderzoekers op uitkomen draait om drie gassen. Simpel gezegd: op een waterrijke planeet met flinke hoeveelheden methaan en koolstofdioxide in zijn atmosfeer kunnen levende organismen actief zijn. ‘Kunnen’, want ook bij vulkaanuitbarstingen worden grote hoeveelheden methaan en koolstofdioxide de atmosfeer in geblazen.

Voor micro-organismen is koolstofmonoxide een aantrekkelijke ‘brandstof’

Dat laatste gebeurt echter altijd in combinatie met de uitstoot van een derde gas: koolstofmonoxide. Dat levert een extra aanknopingspunt op. Voor micro-organismen is koolstofmonoxide namelijk een aantrekkelijke ‘brandstof’, terwijl er maar weinig niet-biologische processen bestaan die dit gas opruimen. Dat maakt de combinatie van veel methaan, veel koolstofdioxide en weinig of geen koolstofmonoxide tot een aantrekkelijke biomarker.