Op onze wereld zorgt de activiteit van sommige microben ervoor dat sulfaten omgezet worden in sulfiden, verbindingen die zwavel bevatten. De microben geven de voorkeur aan de lichtere isotoop S-32, wat betekent dat de sulfiden die geproduceerd worden in verhouding minder vaak ontstaan zijn met behulp van de zwaardere isotoop S-34. Men heeft zich lang afgevraagd of dit patroon een helpende hand kan bieden in de zoektocht naar tekenen van leven op Mars. Om daar duidelijkheid over te scheppen hebben de onderzoekers sulfiden in rotsen in de in Canada gelegen Haughton-krater geanalyseerd. Het feit dat de sulfiden ontstonden bij temperaturen van boven de zeventig graden Celsius suggereert dat deze kort nadat de krater 39 miljoen jaar geleden gevormd werd bij een meteorietinslag ontstonden door de aanwezigheid van verwarmd water.

Ondanks het feit dat er tientallen miljoenen jaren zijn verstreken zijn de tekenen van leven in de krater nog steeds te zien. Volgens Parnell wekt dit de suggestie dat de ‘handtekening’ van levensvormen zich maar moeilijk laat wissen, hetgeen de kans dat rotsen op onze buurplaneet die ooit leven huisvesten nog steeds detecteerbare tekenen van organismen kunnen bevatten vergroot. Curiosity, de nieuwe rover van de ruimtevaartorganisatie NASA moet in 2012 op het oppervlak van de rode planeet landen en zou in staat moeten staan om bewijs van de vroegere aanwezigheid van levensvormen op de wereld op deze manier te vinden. Het voertuig zal uitgerust zijn met een spectrometer die gevoelig genoeg zal zijn om variaties van twee procent in zwavelisotopen te onwaren.

“Ik vermoed dat er leven kan zijn in vormen die we ons niet voor kunnen stellen. Net zoals een chimpansee de kwantumtheorie niet kan begrijpen, is het mogelijk dat er bepaalde aspecten van de realiteit zijn die voorbij de capaciteit van onze hersenen gaan.” Rees deed zijn uitspraken op een bijeenkomst in januari die in het teken stond van de vraag of de ontdekking van buitenaards leven voor verschrikking of uitgelatenheid zou zorgen op onze planeet. Volgens hem vergroot de verbetering van onze telescopen de kans op het vinden van leven elders in het heelal “meer dan ooit.”

Frank Drake, bedenker van de gelijknamige Drake-formule, is echter minder optimistisch. Op dezelfde bijeenkomst gaf hij aan dat de opkomst van de satelliettelevisie en de ‘digitale revolutie’ de mensheid onzichtbaar maakt voor buitenaardse wezens door de stroom van televisie- en radiosignalen naar de ruimte te blokkeren. De aarde wordt op dit moment omgeven door een vijftig lichtjaar brede ‘bol’ van straling van analoge televisie en radio- en radarsignalen. Volgens Drake verdwijnen deze signalen door de opmars van digitale technologie echter in een hoog tempo. “Digitale televisiesignalen zouden er als ruis uitzien voor een buitenaardse beschaving die toekijkt.”

Zonachtige sterren zijn in de minderheid in ons stelsel – circa 93 procent van de sterren zijn minder massief, minder helder en koeler dan de zon. Hoewel de meeste sterren om ons heen tussen eentiende en de helft van de massa van ons vuur aan de hemel bezitten, zijn Daniel Whitmire en zijn collega John Matese van de Universiteit van Louisiana tot de conclusie gekomen dat de kans het grootst dat buitenaardse levensvormen zich bij deze minderheid schuilhouden. Rond massievere sterren zouden eerder planeten in de zogeheten bewoonbare zone draaien dan bij de gemiddelde ster in het melkwegstelsel. Hoe groter en massiever de moederster is, des te groter is de kans dat het de metgezel is van bewoonbare planeten, zo verklaart het tweetal.

Het feit dat de eigenschappen van zonachtige sterren gunstiger zouden zijn wordt echter tegengewerkt door het feit dat er slechts een klein aantal van dit soort sterren is. Bovendien is het zo dat een massievere ster een kortere levensduur heeft dan zijn soortgenoten. Dat maakt het een moeilijke taak om zeer massieve sterren te vinden die lang genoeg leefden voor de ontwikkeling van complexe levensvormen. De onderzoekers wogen deze factoren tegen elkaar op om te berekenen bij welke sterren de kans het grootst is dat er een planeet met denkende wezens kan ontstaan. Volgens Whitmire bleek daaruit dat het geen toeval is dat we een ster als de zon omcirkelen. Veel massiever zou onze ster niet moeten zijn geweest, aangezien hij dan nu al het einde van zijn leven genaderd zou zijn.

Inderdaad, zonachtige sterren lijken de juiste balans te hebben: ze zijn massief genoeg om waarschijnlijk bewoonbare planeten te vergezellen, maar hebben ook een niet te hoge massa, wat er voor zou zorgen dat intelligent leven te weinig tijd krijgt om zich te ontwikkelen. De onderzoekers hebben tevens berekend dat zo’n tien procent van de sterren in de Melkweg in deze categorie zou vallen. Met andere woorden: om één op de tien sterren om ons heen zouden bewoonbare planeten kunnen draaien. Dat zou betekenen dat er ongeveer tien miljard kandidaatsterren in ons stelsel overblijven. Die conclusie zwakt het vaak gebruikte argument dat intelligente levensvormen extreem zeldzaam moeten zijn af.

Credit: Sebastian Kaulitzki (Fotolia.de)

De wetenschappers hebben een microscoop ontwikkeld die ondergedompeld kan worden in water om eventuele microscopische levensvormen die in staat zijn om te zwemmen of te drijven op te sporen. Het instrument bestaat uit enkele waterdichte compartimenten die gescheiden worden door een kamer waarin water kan stromen. Eén van die compartimenten bevat een blauwe laser die gericht is op een venster ter grootte van een pinhole, een klein gaatje. Tegenover het gaatje, in het tweede compartiment, bevindt zich een digitale camera.

Wanneer de laserstraal in aanraking komt met het gaatje genereert het een bolvormige lichtgolf die zich verspreidt door het water. Indien het een microscopisch object raakt – een bacterie bijvoorbeeld – treedt er verdere diffractie op. De sferische golf en het diffractiepatroon dat gecreëerd wordt door het object mengen zich vervolgens tot een patroon dat vastgelegd kan worden door de camera. Het patroon is in wezen een hologram van alles wat zich voor het gaatje bevindt.

Kreuzer heeft een algoritme gepatenteerd dat de objecten die het laatstgenoemde patroon creëren binnen enkele milliseconden kan reconstrueren. Op deze manier kan men real-time beelden van een object verkrijgen als deze niet kleiner is dan zo’n honderd nanometer. Om het instrument op de proef te stellen, heeft het team deze meegenomen naar het Axel Heiberg-eiland in de Noordelijke IJszee, waar een robotvoertuig het wist onder te dompelen in een meer. Het resultaat was verrassend. “We zagen allerlei diertjes waarvan we niet wisten wat het waren,” aldus teamlid Jay Nadeau van de McGill University.

Volgens Nadeau kan het apparaat gemakkelijk worden vervoerd en zijn er niet voortdurend ingrepen nodig om duidelijk beelden te verkrijgen. Het instrument heeft een grote beeldhoek en scherptediepte, wat ervoor zorgt dat objecten gevolgd kunnen worden als deze in de zeven kubieke millimeter grote kamer tegenover het kleine gaatje drijven. “Je kunt met volle zekerheid zeggen of er iets levends in te vinden is en zwemt,” zei Nadeau.

Chris McKay van NASA’s Ames Research Center in Californië is gefascineerd door het werk. “Hoewel ik niet wil beweren dat een microscoop het volgende instrument is dat naar Mars of Europa gestuurd wordt, is het duidelijk dat we uiteindelijk microscopen moeten sturen,” zei hij.

Het water op de maan ligt verscholen onder enkele kilometers ijs, een gegeven dat ervoor heeft gezorgd dat wetenschappers zich af begonnen te vragen of er veel zuurstof op het object te vinden is. De oceaan bevat twee keer zoveel vloeibaar water als alle oceanen op onze planeet samen. Het nieuwe onderzoek suggereert dat er mogelijk honderd keer zoveel zuurstof aanwezig is op Europa dan eerder gedacht werd. Verondersteld wordt dat zuurstof gevormd wordt wanneer energetisch geladen deeltjes van de zon in aanraking komen met Europa’s ijzige oppervlak. De stof is waarschijnlijk belangrijk voor de metabolische processen van levensvormen, hoewel zwavel of methaan bij sommige organismen een grotere rol speelt.

Om te bepalen hoeveel zuurstof er mogelijk in de oceaan te vinden is, werd het oppervlak – dat slechts zo’n vijftig miljoen jaar oud is en voortdurend in beweging is – uitgebreid bestudeerd. Volgens Greenberg verloopt de zuurstoftoevoer blijkbaar zo snel, dat het zuurstofgehalte binnen enkele miljoenen jaren groter kan zijn dan die van de aardse oceanen. Het goede nieuws is dat de eerste zuurstof waarschijnlijk pas na enkele miljarden jaren de oceaan wist te bereiken. Indien dat niet het geval zou zijn geweest, zou de mogelijke ontwikkeling van de eerste pre-biotische chemie en de eerste primitieve organische verbindingen verstoord worden door oxidatie. Een soortgelijk oponthoud in de zuurstofproductie op aarde was waarschijnlijk essentieel voor het proces dat uiteindelijk leidde tot het ontstaan van leven.

Toen de Planetary Fourier Spectrometer (PFS) gegevens begon te verzamelen merkten Vittorio Formisano van het Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario CNR in Rome en de rest van het team rond dit instrument iets merkwaardigs op. Ze zagen sporen van koolstofdioxide en waterdamp, zoals verwacht, maar ook van methaan. “Er zijn ook wel manieren om methaan te produceren zonder leven, zoals door vulkanische activiteit, maar het is de mogelijke biologische piste die de aandacht trok op de ontdekking.”

“Methaan was een verrassing, dat hadden we niet verwacht”, zegt ESA Marsonderzoeker Agustin Chicarro. De reden is dat op de aarde veel van het methaan in onze atmosfeer vrijkomt door geëvolueerde levensvormen, zoals door vee dat voedsel opneemt. Er zijn ook wel manieren om methaan te produceren zonder leven, zoals door vulkanische activiteit, maar het is de mogelijke biologische piste die de aandacht trok op de ontdekking. De ontdekking van methaan door Mars Express staat niet op zichzelf. Toen Mars Express onderweg was vonden twee onafhankelijke teams van astronomen vanaf de aarde met behulp van telescopen de eerste sporen van methaan. Na vijf jaar intensief onderzoek bevestigden alle volgende waarnemingen de ontdekkingen. Ze stelden de planetaire onderzoekers voor een groot raadsel.

Methaan zou gedurende ongeveer 300 jaar stabiel moeten blijven in de atmosfeer van Mars. Wat ook het methaan produceert, het moet dus van recente oorsprong zijn. In januari 2009 publiceerde een team onder leiding van Michael Mumma van het Goddard Space Flight Center van de NASA dat het methaan dat het in 2003 had waargenomen geconcentreerd was in drie gebieden op de planeet. Dit toonde aan dat het methaan op dat ogenblik aan het vrijkomen was en waargenomen werd alvorens het zich over de planeet kon verspreiden.

Daarna begonnen de zaken zich heel vreemd te ontwikkelen. In plaats van de normale 300 jaar was het methaan al begin 2006 bijna volledig verdwenen. Er is duidelijk iets vreemds aan de hand op Mars. “We dachten te begrijpen hoe methaan zich op Mars gedraagt. Maar als de metingen juist zijn, dan moeten we iets heel belangrijks over het hoofd zien”, zegt Franck Lefèvre van de Université Pierre et Marie Curie (CNRS, Parijs) en lid van het team rond het SPICAM-instrument op Mars Express. “Iets verwijdert het methaan 600 keer sneller uit de atmosfeer dan de modellen kunnen verklaren.”

Samen met zijn collega François Forget, die zich bezighoudt met atmosferisch onderzoek en ook afkomstig is van de Université Pierre et Marie Curie onderzocht Lefèvre het verdwijnen van het methaan met een computermodel van het klimaat op Mars. “We pakten het probleem aan als onderzoekers van de atmosfeer, zonder ons iets aan te trekken van de aard van de bron van het methaan”, vertelt hij. In onlangs gepubliceerde resultaten vonden ze dat hun computermodel wel elementen als koolstofmonoxide en ozon in de atmosfeer kunnen reproduceren, maar niet het gedrag van het methaan. “Iets verwijdert het methaan 600 keer sneller uit de atmosfeer dan de modellen kunnen verklaren”, zegt Lefèvre. “Bijgevolg moet de bron 600 keer intensiever zijn dan we aanvankelijk dachten en dat is bijzonder hoog, zelfs naar de geologische normen op onze eigen aarde.”

De verdenking valt op het oppervlak van de planeet als oorzaak voor de zo snelle verwijdering van methaan. Ofwel zit het methaan gevangen in het daarop aanwezig stof, ofwel wordt het vernietigd door snel reagerende chemische stoffen als waterstofperoxide, zoals al aangegeven door de Vikingmissies in de jaren ‘70. Als dat laatste het geval is, dan is het oppervlak van Mars veel vijandiger voor van organische moleculen (die koolstof bevatten) dan men had gedacht. Dat zal het zoeken naar sporen van vroeger of huidig leven op Mars veel moeilijker maken. Toekomstige Marswagentjes zullen dus in de Marsbodem moeten boren om naar sporen van leven te zoeken.

ESA en het Italiaanse ruimtevaartagentschap ASI zullen in november een driedaagse internationale workshop organiseren om het methaanmysterie tot op de bodem uit te spitten. Onderzoekers zullen er de resultaten bespreken en toekomstige strategieën voor het onderzoek van het methaan plannen. Op de workshop hoopt het Mars Express PFS-team een globale kaart van het methaan op Mars te kunnen voorstellen. “Het in kaart brengen van het methaan met de PFS is de laatste maanden prioriteit voor ons geworden”, aldus Olivier Witasse, ESA-projectonderzoeker voor Mars Express.

“Ofwel zit het methaan gevangen in het aanwezig stof ofwel wordt het vernietigd door chemische stoffen […] Als dat laatste het geval is, dan is het oppervlak van Mars veel vijandiger voor organische moleculen dan men had gedacht.” In juli kwamen ESA en NASA overeen om samen missies naar Mars te lanceren. De zaak van het methaan is zo belangrijk dat deze toekomstige projecten er waarschijnlijk ook aandacht aan zullen schenken. “Het methaan op Mars beter begrijpen is één van onze topprioriteiten”, zegt Witasse. Wat ook de verklaring voor het methaan is, het maakt Mars nog fascinerender dan deze planeet al was voor de planeetonderzoekers.

Dit is een persbericht van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA.

Schenk maakte gebruik van schaduwen en opnamen die vanuit twee verschillende hoeken werden gemaakt, welke gecombineerd werden om driedimensionale beelden te vormen. Hij was zo in staat om de helling van talloze gebieden op de maan te berekenen. Daarbij werd onderscheid gemaakt tussen vier verschillende soorten grond: kartelige vlakten die een groot deel van Europa’s oppervlak kenmerken, inslagkraters, zogeheten ‘chaos’-gebieden waar ijsbergen in een bevroren soep lijken te drijven en tot slot lange, gladde strepen die ook wel dilationale banden worden genoemd. Vooral de tweede en derde soort zijn interessant, aangezien vloeibaar water hier door barsten naar buiten gestroomd kan zijn en er op deze manier naar het bewijs van leven gezocht kan worden zonder dat de ijslaag doorbroken moet worden.

Het resultaat is echter minder hoopvol voor landers. Ongeveer de helft van het landschap in deze gebieden blijkt een helling van meer dan tien graden te hebben, hetgeen een probleem kan vormen voor voertuigen zoals de gestrande Marsrover Spirit. De steilste delen kunnen een helling van twintig of zelfs dertig graden hebben. De enige gebieden die relatief vlak zijn, zijn de gladde strepen die te zien zijn op de maan. Het zijn in feite tientallen kilometers brede en honderden kilometers lange breuken in de ijslaag van Europa die ontstaan onder invloed van de zwaartekracht van Jupiter en de andere grote manen die het vergezellen. Deze delen zouden gladder zijn omdat ze niet met zoveel ‘geweld’ ontstonden als bij inslagkraters en dergelijke het geval is. Dankzij stromend water zouden de breuken zelfs leven kunnen bevatten.

Het plan is dat er in 2020 een ruimtesonde richting de ijzige maan wordt gelanceerd. De Jupiter Europa Orbiter zal het werk dat Galileo niet wist te voltooien voor zijn rekening nemen. Het laatstgenoemde vaartuig wist namelijk slechts vijftien procent van Europa’s oppervlak goed in kaart te brengen. Aan de hand van de gegevens die met de nieuwe sonde verzameld moeten gaan worden zal men bepalen of het al dan niet de moeite waard is om een vaartuig richting het object te sturen die een touchdown moet maken en daadwerkelijk op zoek gaat naar buitenaards leven.

Hoe zeldzaam het leven in het universum is, is een vraag die al jarenlang de oorzaak is van heftige discussies tussen onderzoekers uit de biologie, geologie, natuurkunde en sterrenkunde. De conclusie van dit onderzoek zou volgens velen de kans op buitenaards leven sterk verhogen, indien leven kan ontstaan op een onvriendelijke planeet rond een onvriendelijke ster, dan zou dit zeker mogelijk moeten zijn rond en op veel gastvriendelijkere hemellichamen. Natuurlijk brengt dit ons dan weer tot een andere vraag, hoe zou een dergelijke gastvriendelijke omgeving er dan uit moeten zien? Een eerste stap tot een dergelijk antwoord is formuleren en bestuderen wat er nu zo onvriendelijk is aan ‘onze’ Aarde en diens Ster.

De Zon is zoals velen wel zullen weten een ontzagwekkende en angstaanjagend oververhitte bal van ongeveer 300.000 keer zo zwaar als de Aarde. De zon straalt enorme hoeveelheden energie miljoenen kilometers de ruimte in . Momenteel is onze zon een pak vriendelijker dan in het verleden, toen beleefde de Zon nog steeds haar wilde en agressieve jeugdjaren. Het is dan ook moeilijk te begrijpen dat de allereerste levensvormen wisten te ontstaan tijdens deze gevaarlijke periode.

Edward Guinan, een professor in de astronomie en astrofysica aan Villanova Universiteit in de VS, bestudeerde de Zon in vroege en late levensstadia. Deze keek naar de omstandigheden tijdens de ontstaansperiode van het Aards leven en het eindstadium van ons zonnestelsel. Uit deze studie bleek dat de Zon in het verleden meer dan tien keer sneller om haar as draaide, waardoor de uitgestraalde ultraviolette straling tot een paar honderd keer sterker zou zijn geweest dan de huidige waarnemingen. Uit de studies blijkt dat onze Zon niet meteen de meest geschikte ster was voor het ontstaan van leven, het is zelf zo dat we momenteel een dergelijke sterrenstelsels als voor niet-levensvatbaar zouden beschouwen. Veel optimaler voor het ontstaan van leven zou een iets zwaardere planeet zijn in een baan rond een lichtere ster. Dit aangezien een zwaardere planeet een groter magnetisch veld heeft en langer haar dampkring behoudt.

Men nam al zeer lang aan dat het Aards leven volledig verdwenen zou moeten zijn binnen een half tot één miljard jaar. Door dit onderzoek zou het echter mogelijk moeten zijn dat onze planeet tot een half miljard jaar langer kleine organismes zou kunnen bevatten, aangezien deze organismes ook wisten te overleven in het vroeger onstabiel stelsel. Een andere zeer belangrijkere opmerking is dan ook dat de genoemde gastvriendelijke sterren en planeten tien maal zo talrijk zouden zijn dan onze eigen ster en planeet, wat de kans op leven buiten de Aarde aanzienlijk vergroot. Men moet dus niet meteen zoeken naar sterren zoals onze Zon, maar moet naar totaal andere sterrenstelsels kijken wil men de ontdekkingskans verhogen.

De analyse naar microben die onder extreme omstandigheden op en in het aardoppervlak leven kan ons meer vertellen over welke soorten levensvormen op andere plaatsen in het zonnestelsel kunnen overleven. Het overgrote deel van het leven op de aarde bestaat uit dergelijke micro-organismen, dus is het aannemelijk dat dit mogelijk ook op andere planeten het geval is. De minieme grootte van de opgegraven bacterie heeft er waarschijnlijk voor gezorgd dat het organisme wist te overleven in het ijs. Een kleine celgrootte zorgt voor een efficiëntere opname van nutriënten en is ook voordelig bij de bescherming tegen vijanden en de bezetting van zogeheten microniches.

“Dit soort extreem koude plekken vertonen de meeste overeenkomsten met mogelijke buitenaardse leefgebieden,” aldus onderzoeker Jennifer Loveland-Curtze van de Staatsuniversiteit van Pennsylvania. “De uitzonderlijk lage temperaturen zorgen ervoor dat cellen en nucleïnezuren behouden blijven, zelfs voor miljoenen jaren.” De onder de loep genomen bacterie is één van de vele zeer kleine bekende bacteriesoorten en de enige daarvan die tot nu toe werd gevonden op Groenland. De studie naar deze organismen kan wetenschappers inzicht geven in hoe cellen kunnen overleven en zelfs kunnen groeien onder extreem onbarmhartig omstandigheden, zoals zeer lage temperaturen, weinig zuurstof en ruimte, een kleine hoeveelheid nutriënten en een hoge luchtdruk.

Een fletse blauwe stip is het beste beeld dat we in de komende decennia, zelfs met de meest geavanceerde telescopen, zullen verkrijgen van een met water bedekte aardachtige planeet. Om meer te weten te komen over hoe astronomen oceanen op planeten bij andere sterren heeft men de afgelopen tijd de zogeheten High Resolution Imager van de ruimtesonde Deep Impact, die sinds kort observaties verricht aan exoplaneten en vandaag de dag ook wel EPOXI wordt genoemd, gebruikt om vanaf een afstand van enkele tientallen miljoenen kilometers onze planeet vanuit een ‘buitenaards’ standpunt te bestuderen.

Op deze manier ontwikkelde het team een methode waarmee bepaald kan worden of het oppervlak van een planeet die tamelijk veel overeenkomsten met de onze vertoont grote hoeveelheden vloeibaar water bevat. Hiervoor werd uitgezocht hoe de blauwe kleur van een planeet, in dit geval de aarde, van tijd tot tijd verandert: oceanen zijn vanzelfsprekend blauwer dan continenten, welke er meer rood of oranje uitzien, omdat land voornamelijk op rode en nabij-infrarode golflengten weerspiegelt.

Ook andere dingen kunnen een rol spelen in het feit dat een planeet blauwgekleurd is; gasplaneet Neptunus is bijvoorbeeld blauw vanwege het feit dat er methaan aanwezig is in de bovenste laag van diens atmosfeer. Een dergelijke wereld zou echter geen helderheid- en kleurverschillen vertonen en een met water bedekt object wel. Ook het spectrum van het licht van een aardachtige planeet moet aan een analyse onderworpen worden om te bepalen of het bedekt wordt door oceanen.

Het vinden van een watermolecuul in het spectrum van een exoplaneet zou er op duiden dat er waterdamp te vinden is in diens dampkring, maar aangezien de telescopen die op dit moment gebruikt worden om het licht van andere objecten op te vangen en te bestuderen op dit gebied nog niet zo nauwkeurig uit de voeten kunnen als de nieuwe generatie telescopen, zullen we nog even geduld moet hebben. Als het aan het team van onderzoekers ligt, staat ons in ieder geval een interessante tijd wat betreft de zoektocht naar mogelijk bewoonbare planeten te wachten.