Dikwijls wordt gedacht dat we met ‘astrobiologie’ de studie van buitenaards leven bedoeld wordt, want ‘astro’ verwijst toch naar de sterren? Dat klopt niet. De astrobiologie bestudeerd álle leven, in gans het heelal. Dus zowel het aardse leven als het buitenaardse. Als je alleen het buitenaardse leven bestudeert, dan doe je aan exobiologie. Astrobiologie = Aardse biologie + exobiologie.
In onze tijd zijn astrobiologen bezig met drie grote onderzoeksdomeinen:
- Het onderzoek naar mogelijkheden voor leven op exoplaneten: in planetenstelsels rond andere sterren dan onze Zon.
- Het doorgronden van het leven op onze bijzondere en complexe planeet Aarde, tot hiertoe ons enige bekende vorm van leven.
- De zoektocht naar sporen van buitenaards leven in ons Zonnestelsel.
Het leven op Aarde
Hoe kan je efficiënt zoeken naar leven of leefbaarheid op andere planeten? Je moet weten wat je zoekt, en waar je het best kan gaan zoeken. Dit kan alleen als je het fenomeen ‘leven’ zelf goed leert kennen. Jammer genoeg bestaat er tot hiertoe maar één soort leven dat we konden leren kennen: het Aardse. Maar gelukkig loont het meer dan de moeite om dit Aardse leven te bestuderen. We zullen in dit boek op zoek gaan naar de meest fundamentele kenmerken van het leven op Aarde, met als doel te leren inschatten wat we op andere planeten of manen redelijkerwijs kunnen verwachten. Hoe is leven ontstaan, en hoe waarschijnlijk is dat? Waarom is het leven niet alleen in zijn eenvoudige vorm of bacterie-achtig gebleven? Was het onvermijdelijk dat daarna complex leven ontstaan is, of juist heel vreemd? Welke grote mijlpalen zijn er geweest en hoe toevallig waren die? En welke kenmerken moet een planeet eigenlijk hebben om leven te bevatten en om leven in stand te houden of te laten ontwikkelen tot zulke complexe organismen als planten, dieren en zwammen? Geen enkele astrobioloog ontsnapt aan de lange zoektocht naar antwoorden op deze cruciale vragen. Maar gelukkig is deze zoektocht een eindeloze bron van verwondering en werkvreugde.
Zoeken in het Zonnestelsel
De omgeving van onze ster, de Zon, en haar acht planeten is onnoemelijk klein in het gigantische heelal. Maar op mensenschaal is het dan wel weer zo enorm groot, dat je telkens jaren tot decennia geduld moet hebben bij het verzamelen van nieuwe kennis via uitgestuurde sondes. Toch ben ik ervan overtuigd dat we in een goede tijd leven om grote ontdekkingen te doen in ons Zonnestelsel. Ondertussen sturen we al ongeveer 60 jaar lang wetenschappelijke missies de ruimte in, en alle planeten zijn al minstens 1 keer bezocht. Er is nog nooit een teken van buitenaards leven ontdekt. Zou er dan geen leven te vinden zijn in ons Zonnestelsel? Dat lijkt me onwaarschijnlijk. We leren steeds beter waar en hoe we moeten zoeken, en de techniek van de gebruikte instrumenten blijft nog steeds indrukwekkend verbeteren. Het lijkt me dan ook heel redelijk om te hopen dat we ergens tussen 2030 en 2060 de eerste sporen zullen vinden van buitenaards leven! In dit boek zullen we overlopen hoe de zoektocht naar leven in het Zonnestelsel tot hiertoe is verlopen, en waarom we een doorbraak verwachten in de komende decennia. Als er buitenaards leven is in het Zonnestelsel, dan bevindt het zich zeer waarschijnlijk op plaatsen die we tot hiertoe niet ter plaatse onderzocht hebben, en die we gaan bezoeken met toekomstige missies die vandaag al in voorbereiding zijn.
Zoeken buiten het Zonnestelsel
En dan is er nog de rest van het heelal … Sinds het einde van de 20ste eeuw hebben we al duizenden planeten ontdekt rond andere sterren dan de Zon, de exoplaneten. We weten dat die planeten er zijn. Het zijn er ontelbare miljarden, en we kennen enkele basiseigenschappen van de exoplaneten die ontdekt werden. Maar vandaag hebben we nog niet de middelen om die werelden in detail te observeren of onderzoeken. Ik vrees dat het nog lang zal duren voor we dit kunnen. Toch is er continu en beetje bij beetje vooruitgang in de wetenschap rond exoplaneten. En het is erg veelbelovend, want als we echt een wereld willen vinden met planten en dieren of andere vormen van complex leven, dan zal het vermoedelijk alleen maar via die weg zijn. Maar in dit boek wil ik mij beperken tot het Zonnestelsel omdat het precies daar is dat ik doorbraken verwacht in de 21ste eeuw. En omdat ik als bioloog het net iets boeiender vind om te praten over onderwerpen die we in ons eigen leven kunnen onderzoeken en testen. Hoe boeiend het onderzoek naar exoplaneten ook is, er zullen genoeg andere auteurs zijn die daar een boek over schrijven.
Deze visie deel ik met Bill Bryson, de auteur van het boek “een kleine geschiedenis van bijna alles”:
We gaan in ons leven niet in contact komen met leven buiten het zonnestelsel. Zelfs al hebben we volgens de huidige invulling van de Drake Equation nog altijd miljoenen intelligente beschavingen in het melkwegstelsel, de gemiddelde afstand tussen 2 beschavingen is 200 lichtjaar. Te ver dus.
Wat heb je eraan als je buitenaarde bacteriën vindt?
Kleurrijke monsters met drie ogen en zes armen zijn vooralsnog puur onderwerpen voor de filmindustrie. Als onze generatie het eerste buitenaards leven vindt, dan is het meer dan waarschijnlijk bacterie-achtig leven of eventueel complexere microscopische organismen. De redenen hiervoor zullen duidelijk worden als je dit boek uitleest. Maar is het vinden van buitenaardse micro-organismen dan eigenlijk wel zo bijzonder? Waarom zou dat revolutionair zijn voor ons, aardlingen?
Wel, voor de meeste mensen is het niet eens zo bijzonder. Het hangt er maar vanaf met wat je graag bezig bent. Voor sommige mensen zou het een reuze impact hebben: bijvoorbeeld voor biologen – die het leven willen begrijpen – en voor filosofen – die willen inschatten hoe uniek wij zijn. De vondst van buitenaards microscopisch leven zal in elk geval veel openstaande vragen helpen beantwoorden:
Is leven meerdere keren ontstaan in het Zonnestelsel? Ontstaat leven gemakkelijk wanneer de ‘basisvoorwaarden’ er zijn?
Het antwoord vertelt ons iets over hoe moeilijk of gemakkelijk het fenomeen leven kan ontstaan. Indien het meer dan één keer ontstaan is, dan kunnen we uitsluiten dat het ontstaan van leven op Aarde een extreem uitzonderlijk toeval geweest is. In dat geval kunnen we eveneens verwachten dat leven talrijk aanwezig is op miljarden andere planeten in het heelal.
Is het leven op Aarde ontstaan in warmwaterbronnen in de diepzee of juist aan de wateroppervlakte, zoals in warme getijdenpoelen?
Het ontstaan van leven in de warmwaterbronnen in de diepzee is tegenwoordig de meest favoriete hypothese onder (astro)biologen. De grootste concurrent is het ontstaan van leven in warme ondiepe poelen die voortdurende uitdrogen en weer onderlopen met zeewater. Onze zoektocht naar buitenaards leven richt zich voornamelijk op Mars (waar diepzee warmwaterbronnen én ondiepe poelen beiden ooit hebben bestaan) en op ondergrondse oceanen in het buitenste Zonnestelsel (waar alleen diepzee warmwaterbronnen voorkomen, maar geen oppervlaktewater met uitdrogende poelen). Indien leven wordt ontdekt in de ondergrondse oceanen van ijsmanen, dan kunnen we dus meteen besluiten dat het Aardse leven zeer waarschijnlijk ook ontstaan is in de diepzee geisers.
Bestaat er slechts 1 soort leven, of bestaat er een andere biochemie dan de Aardse?
Als we het leven op Aarde in detail bestuderen, dan lijkt het erop dat het erg logische kenmerken heeft. Kenmerken die bijna noodzakelijk voortkomen uit de fysische en chemische eigenschappen van onze omgeving. Maar misschien zijn er toch talrijke varianten denkbaar.
Stel dat we buitenaards leven vinden dat dezelfde biochemie gebruikt als de Aardse (DNA, mRNA, ATP, Celmembranen uit fosfolipiden,ribosomen, etc.), dan speelt het een belangrijke rol waar we die gevonden hebben. Als we dergelijk leven vinden op Mars, dan bewijst dit erg weinig over het al dan niet bestaan van alternatieve biochemie. Want de kans dat Mars en de Aarde via meteorieten mekaar besmet hebben toen beide planeten vloeibaar water hadden aan de oppervlakte is heel reëel. Met andere woorden, het is mogelijk dat het eerste leven op de Aarde of op Mars ontstaan is, en dat vervolgens de buurplaneet werd besmet. Dit is niet zo bij de ijsmanen rond Jupiter en Saturnus. De kans dat leven van de Aarde daar terecht kwam, overleefde, en vervolgens de oceaan onder de dikke ijskorst kon besmetten is zo goed als nul. Anders gezegd, een vondst van leven op de ijsmanen dat dezelfde biochemie gebruikt als het onze zou heel sterk doen vermoeden dat er maar één succesvolle vorm bestaat. Of toch alleszins binnen ons Zonnestelsel. Op voorwaarde dat we zeker weten dat deze vondst op een ijsmaan niet kan afkomstig zijn van een besmetting met een menselijk ruimtetuig op die ijsmaan.
Welk niveau van complexiteit kan het leven bereiken in minder ideale omstandigheden? En hoe waarschijnlijk is het ontstaan van complex (of dus eventueel ook intelligent) leven?
Een goede eeuw geleden droomde men nog van Venus als een soort bijbels paradijs, bedekt met rijke wouden en tropische fauna. Die droom ligt ver achter ons, en de eerste missies in de jaren 1960 bewezen voorgoed dat deze planeet een levenloze hel is. Binnen ons Zonnestelsel is de Aarde vandaag duidelijk het rijkste en grootst denkbare paradijs voor leven, als het al niet de enige plek is waar leven kan gedijen. Toch zeker in onze tijd, want we leven in de climax van ecologische rijkdom in de geschiedenis van onze planeet. Elke andere plek in het zonnestelsel is minder geschikt, en zal niet een dergelijke biodiversiteit vertonen of zulke adembenemende ecosystemen ontwikkelen. Maar is er nooit zoiets ontstaan als ‘complex leven’ buiten de Aarde? Zwemmen er misschien kleine dieren in de oceaan van de maan Europa? Of is er ooit een zuurstofrijke atmosfeer geweest op Mars die de ontwikkeling van de eerste dieren van dit Zonnestelsel gestimuleerd heeft? Theoretisch is dit allemaal mogelijk. Maar eerlijk, we hebben vandaag geen flauw idee hoe realistisch deze gedachten zijn.