buitenaards leven

Wordt het tijd om exo-politiek te gaan ontwikkelen?

alien-boyStel je voor dat we op korte termijn contact zouden leggen met intelligente buitenaardse wezens. Hoe gaan we hier politiek gezien mee om? Hebben we ideeen hoe we vanuit politiek perspectief dit contact in goede banen kunnen leiden?

Dit veld van het ontwikkelen van een politiek met betrekking tot intelligent buitenaards leven wordt ook wel exo-politiek genoemd. En dit veld is tot op heden om relatief logische redenen nog volledig niet tot onderontwikkeld. Het veld van exopolitiek ligt dan ook nog wagenwijd open. Misschien dat de visionairen hier zich eens willen wagen aan een aantal rode lijnen?

Wat verwachten we van onze eventuele buitenaardse bezoekers, wat zijn de richtlijnen waar we ze bekend mee kunnen maken om het contact op een soepele en wederzijds wenselijke manier te laten verlopen?

Wellicht een paar punten om alvast over na te denken.

Hoe gaan we om met het uitwisselen van informatie/kunst/technologie/genetische codes, etc. ?

Hoe gaan we om met de betrokken communicatie en transport logistiek. Willen we een centraal aanpsreekpunt op aarde of juist een open decentraal netwerk voor communicatie tussen een andere inteligente beschaving en de onze?

Hoe denken mensen hier erover, welke velden zijn belangrijk om te gaan ontwikkelen en kunnen we met zijn allen hier wat voorzetjes voor verstandig exopolitiek beleid neerzetten? :-)

grey-aliens-1

Aanverwante artikelen en informatie:
-) Bashar – Transformation Matters
-) Exopolitics Institute
-) Eerdere artikelen over buitenaards leven op visionair

Zonsondergangen op planeten rond Gliese 667C zijn waarschijnlijk erg spectaculair. Bron: NASA

Drie ‘bewoonbare’ planeten gevonden rond dezelfde ster

Ons zonnestelsel kent een, volgens sommigen twee planeten in de bewoonbare zone: de aarde en, misschien, Mars. Stel dat de aarde buurplaneten had gehad met intelligent leven? Gliese 667c bewijst dat het mogelijk is.

Zonsondergangen op planeten rond Gliese 667C zijn waarschijnlijk erg spectaculair. Bron: NASA
Zonsondergangen op planeten rond Gliese 667C zijn waarschijnlijk erg spectaculair. Bron: NASA

Drie levensvatbare planeten
Op ongeveer 22 lichtjaar afstand ligt de rode M-dwergster Gliese 667c, die deel uitmaakt van een groep van drie sterren. Planeetonderzoekers ontdekten al eerder drie planeten om deze ster, waarvan een in de levensvatbare zone. Uit nieuwe waarnemingen en berekeningen blijkt nu dat er in totaal zeven planeten rond de ster draaien, waarvan maar liefst drie in de bewoonbare zone, de zone rond een ster waarbinnen vloeibaar water op planeetoppervlakken kan voorkomen.

Spectaculair uitzicht
Het uitzicht vanaf een van de planeten zal met de nabije dubbelsterren spectaculair zijn. Ook zal dit zonnestelsel een stuk spannender zijn dan dat van ons. Wij mogen hier al in onze handen knijpen als we sporen van eencellig leven op Mars ontdekken, maar het planetenstelsel rond Gliese 667 C kent maar liefst drie planeten in de bewoonbare zone. Dat betekent dat het heel goed mogelijk is dat op alle drie van deze planeten complex leven voorkomt. Als een van de drie planeten inderdaad intelligent leven voort heeft gebracht, zullen ruimtevaarders van dit buitenaardse ras twee buitenwereldse ecosystemen kunnen ontdekken.

Woeste monsters?
Hier op aarde kennen we al de nodige merkwaardige schepsels, maar een buitenaardse oerwoudplaneet, een Duin-achtige woestijnplaneet, een oceaanplaneet, een superaarde met verpletterende zwaartekracht en een atmosfeer als soep of wellicht een planeet in de greep van een ijstijd zullen een vruchtbare omgeving vormen voor unieke levensvormen die we ons mogelijk niet voor kunnen stellen. Kortom: de spannende ruimtevaartverhalen van begin vorige eeuw over avonturen in de oerwouden van Venus en de woestijnen van Mars, hebben misschien wel hun pendant op deze planeet…

Bron

Guillem Anguada-Escule et al., A planetary system around the nearby M dwarf GJ 667C with at least one super-Earth in its habitable zone, Astronomy and astrophysics (2013)

Video: contact met buitenaardse beschaving rond 2050

In deze video doet natuurkundige en wetenschapspopularisator Michio Kaku een gedurfde voorspelling. Volgens Kaku zullen we rond 2050 de eerste tekenen hebben gezien van en buitenaardse beschaving. Voor zijn optimisme baseert Kaku zich op de vele successen die worden geboekt met behulp van de Keplersatelliet.

Heeft Kaku gelijk? Of is het domweg ijzingwekkend stil in de diepste ruimte, omdat wij de eerste levensvorm zijn die uit hun kosmische ei kruipen? Er zijn nog andere mogelijkheden. Een derde mogelijkheid is natuurlijk dat de buitenaardsen er bewust voor kiezen geen contact met ons te zoeken….

Steve Bowers van Orion's Arm construeerde dit model van een Dysonschil in aanbouw.

Speurtocht naar Tweede Trap van Kardashev begonnen

De Keplermissie heeft reeds vele nog onontdekte exoplaneten opgespoord, maar je kan met de gegevens ook iets anders:  buitenaardse beschavingen opsporen. Astronoom Geoff Marcy kreeg een donatie uit een wel heel onverwachte bron om zijn non-mainstream onderzoek mogelijk te maken. Staan we op de drempel van het grootste nieuws denkbaar?

Steve Bowers van Orion's Arm construeerde dit model van een Dysonschil in aanbouw.
Steve Bowers van Orion’s Arm construeerde dit model van een Dysonschil in aanbouw.

Aliens zoeken
Zijn we alleen in het heelal? De enorme grootte van het heelal en de ontelbare hoeveelheid bewoonbare exoplaneten in het heelal maken dit onwaarschijnlijk. Het is echter vrijwel ondoenlijk om een buitenaardse beschaving die ongeveer even ver is gevorderd als de aardse, op te sporen. Voorbij enkele tientallen lichtjaren veranderen ook de radiosignalen van de aardse zendmasten in onbegrijpelijke signalen en als de afstanden toenemen, honderden tot duizenden lichtjaar, wordt zelfs dat ondoenlijk. De zaak verandert echter voor beschavingen die ons enkele honderden jaren of verder voor zijn. Althans, dat vermoeden onderzoekers, die met wetenschappelijke uitgangspunten naar buitenaardse beschavingen zoeken.

De vijf trappen van Kardashev
Als we de historie van onze eigen enigszins intelligente, maar weinig wijze soort raadplegen, valt op dat een toenemende ontwikkeling een toenemend energieverbruik oplevert. De Russische astrofysicus Kardashev gebruikte dit als uitgangspunt voor zijn model. Volgens zijn model (zie “De vijf trappen van Kardashev”) zijn er vier (of vijf) trappen, alle gerangschikt naar energieverbruik. Een Kardashev-I beschaving oogst alle energie die beschikbaar is op een planeet, Kardashev-II alle energie in een zonnestelsel, Kardashev-III oogst de energie in een compleet sterrenstelsel en Kardashev-IV alle energie in het waarneembare heelal. Sommige denkers veronderstellen dat er ook Kardashev-V beschavingen kunnen bestaan, beschavingen die ook de energiebronnen uit andere heelallen kunnen aftappen en hiermee kunnen overleven als hun oorspronkelijke universum ten onder gaat. Onze beschaving vangt maar een fractie op van alle beschikbare energie op aarde en is dus nog niet eens een Kardashev-I beschaving.

Dofgloeiende schil
Dergelijke beschavingen laten uiteraard de nodige sporen achter. Zo vinden we op aarde af en toe overblijfselen van verdwenen culturen. Hoe groter in omvang en hoe verder ontwikkeld deze beschaving was, des te omvangrijker zullen deze sporen zijn. Van een Kardashev-II beschaving, een beschaving die de energiebronnen van een compleet planetenstelsel af kan tappen, zullen de tekenen zelfs met een gevoelige telescoop waarneembaar zijn. Om alle energie van een ster te oogsten, moet je deze omgeven met zonnepanelen. Nadat de vrije energie gebruikt is, wordt de afvalwarmte uitgestraald. Een ster omringd door een Dysonschil van deze zonnepanelen is dus waarneembaar als een in het infrarood opgloeiende stofwolk of nevel.  Exoplanetenjager Geoff Marcy (zie dit vorige artikel) heeft nu een onderzoeksbeurs ontvangen van de Britse christelijke Templeton Foundation om Dysonschillen te vinden, aldus  Paul Gilster op Centauri Dreams, het nieuwsforum van de Tau Zero Foundation (een stichting die de mogelijkheden voor reizen naar andere sterren onderzoekt).

Als een ster omringd wordt door een Dysonschil zal dat gevolgen hebben voor het sterrenspectrum en de lichtsterkte. Er zal het nodige licht weggevangen worden, zodat de ster zwakker zal lijken te schijnen dan een ster van deze klasse. Marcy wil nu duizend door Kepler opgespoorde planetenstelsels onderzoeken op sporen van Dysonschillen. Ook wil hij laserbundels proberen op te sporen, omdat volgens hem lasers de meest effectieve methode zijn om boodschappen van het ene sterrenstelsel naar het andere te versturen.

Bron
Centauri Dreams (2012)

Artist impression van een stikstofgeiser op Triton. Naast stikstofgeisers zijn er ook uitbarstingen waarbij water vrijkomt, weten we door de weinige kraters.

De koudste oceaan van het zonnestelsel

Aan de oppervlakte van Triton, de grootste maan van Neptunus, is het zo koud dat gassen als zuurstof en stikstof bevriezen. Toch bevindt zich dieper in de maan waarschijnlijk een extreem koude oceaan. Zou er leven kunnen bestaan in water van negentig graden onder nul?

Maan van de buitenste planeet
Neptunus is sinds de degradatie van Pluto tot ijsdwerg de buitenste planeet van het zonnestelsel. Opmerkelijk genoeg is Neptunus warmer dan buurplaneet Uranus, die zwaar uit het lood geslagen is. Klaarblijkelijk ontbreekt op Uranus het proces dat bijvoorbeeld Neptunus wel warm houdt. Sommige astronomen denken dat dit proces donkere materie is en dat door het proces dat Uranus heeft laten kantelen, de donkere-materiewolk om Uranus is verdwenen.

Stikstofijs
Op het eerste gezicht lijkt Neptunus dus een weinig verrassende ijsreus, maar het manenstelsel van Neptunus bevat de grote, merkwaardige maan Triton. Triton draait vergeleken met de draairichting van Neptunus om zijn as, in de tegengestelde richting om de planeet. Dit betekent dat Triton ingevangen moet zijn en oorspronkelijk een Pluto-achtig object, een ijsdwerg, was.
De oppervlakte van Triton bestaat voornamelijk uit stikstofijs. Dit is ook logisch. De temperaturen op Triton, onder de veertig kelvin (40 graden C boven het absolute nulpunt)  liggen zo extreem laag, dat onze atmosfeer bij deze temperatuur zou vastvriezen tot een tien meter dikke laag zuurstof- en stikstofijs.

Artist impression van een stikstofgeiser op Triton. Naast stikstofgeisers zijn er ook uitbarstingen waarbij water vrijkomt, weten we door de weinige kraters.
Artist impression van een stikstofgeiser op Triton. Naast stikstofgeisers zijn er ook uitbarstingen waarbij water vrijkomt, weten we door de weinige kraters.

Vloeibaar water onder bevroren lucht?
Ook blijkt Triton vulkanisch actief te zijn. De ruimtesonde Voyager 2 trof op Triton sporen aan van cryovulkanisme: vulkaanuitbarstingen waarbij vloeistoffen als water of gassen als stikstof worden uitgespuwd. Voyager 2 trof actieve stikstofgeisers aan. Op het eerste gezicht lijkt dit absurd. Het blijkt echter dan een combinatie van radioactief verval en getijde-effecten Triton net warm genoeg kan houden om toch een ondiepe vloeibare oceaan mogelijk te maken. De temperatuur van deze oceaan is vermoedelijk extreem laag: rond de negentig graden onder nul. De grote hoeveelheid in het oceaanwater opgeloste ammoniak zou dan voorkomen dat deze oceaan bevriest.

Leven in oceaan Triton?
In principe kan overal waar vloeibaar water wordt aangetroffen, leven voorkomen. Triton is geen uitzondering. De dikke ijslaag beschermt het inwendige van de maan tegen de vele straling in de magnetosfeer van Neptunus. Wel is energie op Triton zeer  schaars. De afstand tot de zon is zo groot dat maar 1,5% van de hoeveelheid zonlicht op aarde beschikbaar is (en het oppervlak is door de dodelijke straling en extreem lage temperatuur toch al onleefbaar).

Op aarde is er de zon en geothermische energie (die, omgezet in waterstofsulfide, het leven weelderig doet tieren bij onderzeese bronnen). Deze geothermische energie ontstaat omdat radioactieve elementen zoals uranium en thorium uit elkaar vallen. Triton bestaat voor tweederde uit rotsachtig materiaal, die een kleine hoeveelheid geothermische energie kunnen leveren en in principe de oceaan vloeibaar kunnen houden. Als er al levensvormen op Triton voorkomen zullen deze vermoedelijk erg eenvoudig zijn (denk aan bacteriën) en  zeer traag leven.

Bron
J. Gaeman et al., Sustainability of a Subsurface Ocean within Triton’s Interior, Icarus (2012)

Video: expeditie naar Darwin IV

In deze documentaire van anderhalf uur een reis naar een exoplaneet met geavanceerde levensvormen, Darwin IV. De planeet met 60% van de zwaartekracht op aarde maakt deel uit van een planetenstelsel met twee zonnen op ongeveer 6,5 lichtjaar afstand. En misschien intelligent leven…

Grootheden als Stephen Hawking, Michio Kaku, Craig Venter, Jack Horner en de meester van de special effects George Lucas, bekend van de Star Wars films, tekenden voor deze meeslepende gedramatiseerde documentaire van anderhalf uur met veel special effects.

Video: hoe zien aliens er echt uit?

Vergeet marsmannetjes met drie ogen en dergelijke verouderde ideeën over buitenaards leven. In deze korte video (ongeveer één minuut) van National Geographic Channel maak je kennis met aliens zoals die, afgaande op biologische wetmatigheden, werkelijk voor zouden kunnen komen op exoplaneten die veel zwaarder, of juist veel lichter, zijn dan de aarde. OOk de vliegende olifant lijkt niet zo gek te zijn als vaak gedacht wordt…

Drie van de vier experimenten waarmee de Viking landers op Mars naar leven zochten. Aangepast van (3)

99% zeker: toch leven op Mars

In 1976 landden de Viking 1 en Viking 2 op Mars, die biologische experimenten uitvoerden. Uit nieuwe analyses blijkt dat veel te vroeg is geconcludeerd dat er geen leven op Mars voorkomt. Integendeel zelfs, door de ontdekking van perchloride door de Marslander Phoenix weten we nu dat de uitkomsten van de proef het gemakkelijkst zijn te verklaren door aan te nemen dat levende organismen aanwezig waren.

1976. Twee buitenwereldse landingsvoertuigen maken een zachte landing op het dorre, stenige, door huilende stofstormen geteisterde dofrode oppervlak van Mars. Het zwakke zonnetje beschijnt de Viking 1 en 2, terwijl ze in het oppervlaktezand bodemmonsters verzamelen en dit onderwerpen aan een viertal chemische tests. Het doel: de vraag beantwoorden die de mensheid al bezig houdt sinds H.G. Wells’ War of the Worlds: is er leven op Mars?

De vier Viking-experimenten
De Vikings voerden een viertal experimenten uit.

Drie van de vier experimenten waarmee de Viking landers op Mars naar leven zochten. Aangepast van (3)
Drie van de vier experimenten waarmee de Viking landers op Mars naar leven zochten. Aangepast van (3)

In het eerste experiment, Gas Chromatograph — Mass Spectrometer (GCMS), werd de Marsbodem verhit en werden de ontstane gassen door een voor die tijd zeer gevoelige gaschromatograaf, een toestel waarmee chemicaliën zijn te detecteren, geleid. Deze gaschromatograaf, gecombineerd met een massaspectrometer, kon chemicaliën met een concentratie van minder dan 1 ppb (deel per miljard) aantonen. De resultaten waren weinig hoopgevend. Geen spoor van koolwaterstoffen of andere indicatoren van organisch leven. Naar bleek, bevatte de bodem minder koolstof dan zelfs de maanbodem die door de Apollo astronauten mee werd teruggebracht. Alleen werden kleine hoeveelheden chloormethaan en dichloormethaan aangetroffen. Overblijfselen van de ontsmettingsprocedure op aarde, concludeerden wetenschappers.

In het tweede experiment, GEX (Gas EXchange), werd getest of gassen werden opgenomen of afgegeven door micro-organismen in de bodem. Hierbij werd eerst de Martiaanse atmosfeer vervangen door het chemisch inerte helium en werden de bodemmonsters voorzien van voedingsstoffen en water. Ze werden blootgesteld aan de gassen zuurstof, CO2, stikstof, waterstof en methaan en getest werd of de concentraties van deze gassen veranderden. Het resultaat was negatief: zowel de onbehandelde als de gesteriliseerde bodemmonsters stootten zuurstof uit.

In het derde experiment, LR (Labeled Release), werden Martiaanse bodemmonsters geïnjecteerd met een dunne oplossing, waarin enkele door Milton en Urey ontdekte ‘spontaan ontstane’ organische stoffen aanwezig waren. In deze stoffen was de gangbare koolstofisotoop koolstof-12 vervangen door atomen van de radioactieve koolstofisotoop koolstof-14. De Vikings maten inderdaad radioactief kooldioxide in het gas boven het monster. Klaarblijkelijk converteerde iets de radioactieve stoffen in het bodemmonster in kooldioxide. Leven? Inderdaad vond het proces niet plaats als het bodemmonster voor het experiment tot 160 graden was verhit. Grote opwinding onder exobiologen. Toen de injecties een week later werden herhaald, werd er echter geen radioactief kooldioxide meer afgegeven.

In het vierde en laatste experiment, PR (Pyrolytic Release), werden Martiaanse bodemmonsters blootgesteld aan Martiaanse omstandigheden, alleen werd ook hier de Martiaanse koolmonoxide en  kooldioxide vervangen door CO en CO2 met C-14. Na vijf dagen blootgesteld te zijn geweest aan een xenonlamp (om zonlicht op Mars te simuleren) en de kunstmatige Martiaanse atmosfeer, werd ook hier het radioactieve gasmengsel verwijderd. Vervolgens werd het bodemmonster verhit om eventueel gevormde radioactieve gassen vast te stellen. Inderdaad kwamen radioactieve gassen vrij. Klaarblijkelijk had de bodem koolstofoxides opgenomen en in een vaste koolstofverbinding omgezet.

Valse negatieve uitslag
Volgens mainstream wetenschappers zijn de uitslagen van alle vier experimenten te verklaren door anorganische processen. Ondertussen is er nog een Marslander op Mars geland, de Phoenix. Deze ontdekte dat er in de bodem van Mars enorme hoeveelheden perchloraten (ClO4) voorkomen. Dit zijn de zouten van het sterkst bekende zuur, perchloorzuur (HClO4).

Complex gedrag wijst op leven
Sinds 1976 zijn er de nodige ontwikkelingen geweest in complexiteitstheorie en Miller paste deze nieuwe technieken toe op de dataset van het LR-experiment van 1976. Samengevat: het gedrag van de Martiaanse bodemmonsters bleek veel ingewikkelder dan waar een dood materiaal toe in staat is. Miller vond in de bodemmonsters naarmate de sols (Marsdagen) verstreken, een evolutie naar dood materiaal. Er bleek een duidelijk sol-ritme in het metabolische gedrag te zitten, dat extreem gevoelig bleek voor kleine temperatuursverschillen. Na ongeveer zeven sols daalde de complexiteit van de niet-gesteriliseerde samples tot die van de gesteriliseerde samples.

Het gedrag van de gesteriliseerde Martiaanse bodemmonsters kwam overeen met dat van ‘dode’ aardse samples, terwijl de niet-gesteriliseerde Martiaanse bodemmonmsters qua complexiteitseigenschappen duidelijk clusterden met de levende aardse samples. Kortom: hoewel de Martiaanse biochemie vermoedelijk behoorlijk verschilt van de aardse, moet er met grote zekerheid iets in de bodemmonsters hebben gezeten dat levend is. De behandeling met grote hoeveelheden, weinig zout, water was mogelijk zo sterk afwijkend van de situatie op Mars dat deze levensvormen na enkele sols alsnog het loodje legden. Wat ook weer goed nieuws is qua besmettingsgevaar: klaarblijkelijk hoeven we ons niet al te veel zorgen te maken over Martiaanse micro-organismen die dood en verderf zaaien op aarde.

Persoonlijk vind ik het artikel behoorlijk overtuigend en is voor mij vrijwel uitgemaakt dat er een vorm van leven op het oppervlak van Mars moet bestaan. Gelukkig is de redactie van International Journal of Aeronautical and Space Sciences zo vriendelijk geweest, zoals de ware wetenschappelijke ethiek voorschrijft, dit baanbrekende artikel kostenloos aan de internationale gemeenschap ter beschikking te stellen, zie (1) in de bronnenlijst.

Bronnen
1. Joseph D. Miller et al., Complexity Analysis of the Viking Labeled Release Experiments, Int’l J. of Aeronautical & Space Sci. 13(1), 14–26 (2012), DOI:10.5139/IJASS.2012.13.1.14
2. New Research at Keck School of Medicine of USC Supports Idea of Life on Mars, Keck PR bureau, 2012
3. Life on Mars, Malin Space Science Systems

Brokstukken met aards leven, die vrijkwamen bij de Chiocxulub-inslag kunnen het planetenstelsel van Gliese 581 hebben bereikt. bron: ESO

‘Dinododer verspreidde aards leven tot buiten zonnestelsel’

Astronomen berekenden hoeveel stukken rots met levend materiaal het maakten tot Mars, Jupitermaan Europa en zelfs tot de nabije rode dwergster Gliese 581. De conclusies waren opmerkelijk.

Chicxulub-asteroïde slingerde biljoenen brokken de ruimte in
Ongeveer 65 miljoen jaar geleden, werd de aarde getroffen door een asteroïde van ongeveer tien kilometer doorsnede en met een massa van boven de duizend miljard ton. De onmiddelijke gevolgen van deze gebeurtenis zijn ondertussen bekend: honderden meters hoge tsunami’s, wereldwijde branden door enorme wolken oververhitte as en, als gevolg, het massaal uitsterven van landdieren, waaronder vrijwel alle dinosauriërs.

Afgelopen jaren hebben astrobiologen ook onderzoek gedaan naar een minder bekend gevolg. De inslag in de vruchtbare ondiepe zee die toen op de plaats lag waar nu Chicxulub ligt, heeft geleid tot het wegschieten van miljarden tonnen rotsen en water vol met aardse micro-organismen. Volgens sommige schatingen kan de inslag zelfs meer materiaal gelanceerd hebben dan de massa van de asteroïde zelf. Wat gebeurde er met al dat materiaal?

Leven op Europa?
Op die vraag is nu een antwoord, dankzij het werk van Tetsuya Hara en zijn collega’s van Kyoto Sangyo Universiteit in Japan. Volgens een artikel dat ze publiceerden op de preprintserver ArXiv is niet alleen verrassend veel aardse rots geland op de maan of Mars, maar zelfs veel verder terecht gekomen. In het bijzonder stelden ze vast hoeveel van het uitgeworpen materiaal terecht kwam op plekken die relatief gastvrij zijn voor aards leven: de Jupitermaan Europa, de Saturnusmaan Enceladus en aardachtige exoplaneten die rond naburige sterren draaien, de spectaculairste mogelijkheid.

Hun resultaten leverden een aantal verrassingen op. Zo berekenden ze dat er bijna evenveel brokken aards gesteente op de verre Jupitermaan Europa terecht zouden zijn gekomen als op de maan; rond de 100 miljoen afzonderlijke aardse stenen, volgens sommige schattingen. De reden: het immense zwaartekrachtsveld van de gasreus Jupiter werkt als een stofzuiger, die een grote hoeveelheid meteorieten richting het Jupiterstelsel zuigt. De stenen raken vervlgens in een omloopbaan, waar ze worden geschept door de manen van Jupiter. Er is alleen een maar bij deze theorie. De hoeveelheid straling vlak bij Jupiter is enorm, door het zeer sterke magnetische veld van de gasreus. De steenbrokken moeten dus relatief snel Europa of Callisto hebben geraakt.

Exo-aarde ingezaaid?
Verreweg de spectaculairste ontdekking bleek dat verrassend veel van het gesteente kon ontsnappen aan het zonnestelsel. Uit eerdere berekeningen bleek al dat meer gesteente wordt weggeslingerd in de interstellaire ruimte dan op alle andere planeten, inclusief de aarde zelf, terechtkomt. Hara en zijn collega’s gaan verder en  schatten hoeveel gesteente het tot Gliese 581 heeft gered, een rode dwerg op ongeveer 20 lichtjaar afstand van de aarde, waarvan wordt vermoedt dat er een superaarde aan de rand van de bewoonbare zone omheen draait.

Brokstukken met aards leven, die vrijkwamen bij de Chiocxulub-inslag kunnen het planetenstelsel van Gliese 581 hebben bereikt. bron: ESO
Brokstukken met aards leven, die vrijkwamen bij de Chiocxulub-inslag kunnen het planetenstelsel van Gliese 581 hebben bereikt. bron: ESO

Volgens Hara en zijn team hebben ongeveer duizend Aardse stenen van de Chicxulub inslag deze reis gemaakt, waarbij ze ongeveer een miljoen jaar over de reis deden. Het is uiteraard nog steeds de vraag of de microben deze lange reis, of zelfs de kortere reis naar Europa en Enceladus hebben overleefd. Hebben ze dat wel, dan zouden de eencelligen welig moeten tieren op een superaarde in de bewonbare zone (en zelfs daarbuiten, als onder een dikke ijslaag een oceaan ligt). Een mechanisme dat Hara en zijn groep voorstelden is dat aardse meteorieten zich in een komeet hebben begraven en vervolgens zijn getransporteerd naar een exoplaneet. De aarde is al vele malen eerder geraakt door asteroïden, dus de cumulatieve kans dat in ieder geval één meteoriet het gehaald heeft is groot.

Panspermie
Dit leidt tot een andere interessante vraag: hoe snel konden brokken aarde met levend material (of van een andere planeet met leven) de gehele melkweg inzaaien? Hara en zijn team berekenden dat het ongeveer 1000 miljard jaar voor de steenbrokken zou vergen om de gehele Melkweg door te reizen. Echter: onze melkweg is ‘slechts’ tien miljard jaar oud (en wat dat betreft: het heelal niet veel ouder), dus een enkele inslag kan dit niet hebben verwezenlijkt.  Zou het leven echter op 25 verschillende plaatsen zijn ontstaan, 10 miljard jaar geleden, dan zou het leven nu de gehele melkweg vullen. Wat zou betekenen, aldus Hara en zijn team, dat de kans vrijwel één is dat het aardse leven vanuit elders in het Melkwegstelsel komt. Inderdaad blijken de oudste ondubbelzinnige sporen van leven op de aarde 3,4 miljard jaar oud te zijn. Dat is opmerkelijk kort na de afloop van het Late Heavy Bombardment, 3,8 miljard jaar geleden. Ook was LUCA, de aardse cel die de voorouder is van alle bekende cellulaire leven,  opmerkelijk compleet.

Bronnen:
Tetsuya Hara et al., Transfer of Life-Bearing Meteorites from Earth to Other Planets, ArXiv (2012)
M. Reyes Ruiz et al., Dynamics Of Escaping Earth Ejecta And Their Collision Probability With Different Solar System Bodies, ArXiv (2011)

Ruimteplanten zullen waarschijnlijk een even gedrongen vorm hebben als deze Lithops plantjes (levende stenen). Bron: Edinburgh University

Zou je een ruimteplant kunnen ontwikkelen?

Aan zonlicht is in de ruimte geen gebrek. Zou het in principe mogelijk zijn een levensvorm te ontwikkelen die het uit zou kunnen houden in het onverbiddelijke vacuüm van outer space? Of nog uitdagender: in de koude ruimte tussen de sterren?

Extreem vijandige omstandigheden
Een temperatuur waarbij alleen helium nog vloeibaar is en een vacuüm, zo diep dat we dat op aarde alleen met de grootste moeite kunnen bereiken. Een vijandiger omgeving voor leven is nauwelijks voor te stellen. Vloeibaar water, absoluut noodzakelijk voor leven, kookt in een paar seconden  weg.

Ruimteplanten zullen waarschijnlijk een even gedrongen vorm hebben als deze Lithops plantjes (levende stenen). Bron: Edinburgh University
Ruimteplanten zullen waarschijnlijk een even gedrongen vorm hebben als deze Lithops plantjes (levende stenen). Bron: Edinburgh University

Overleven in slaaptoestand
Toch, ongelooflijk genoeg, zijn er enkele aardse levensvormen bekend die een verblijf onder deze omstandigheden overleven. Dit zijn bepaalde bacteriën en archeae, alsmede de meercellige beerdiertjes. Al deze organismen kunnen in slaaptoestand gaan en zo het vacuüm en de koude overleven. In principe is het intact blijven van organisch materiaal dus mogelijk, althans voor beperkte tijd. Maar zijn levensprocessen ook mogelijk?

Alternatieven voor water
Om te leven moet een organisme een stofwisseling hebben. Die kan alleen plaats vinden als er een medium is dat chemische stoffen kan opnemen en transporteren. In aardse organismen is dit water. Deze keuze is echter in het koude vacuüm uitgesloten. Er moet een systeem worden gebruikt dat niet afhankelijk is van een medium dat in het vacuüm verdampt. Grote moleculen, zoals lange koolwaterstofketens,verdampen niet maar stromen ook niet. Ook moet het stofwisselingsysteem de enorme temperatuurwisselingen in de ruimte kunnen overleven: in het geval van bijvoorbeeld de maan, een temperatuursverschil tussen de +110 en -173 graden Celsius. Als sprake is van gelijkmatige, extreem koude omstandigheden kan je wellicht denken aan stoffen als vloeibaar helium (dit vormt een supervloeistof, waaruit door kwantumeffecten geen heliumatomen kunnen ontsnappen) of vloeibaar waterstof (wat in dat geval wel een goede afdichting vereist). De biochemie onder deze omstandigheden zal totaal anders zijn: quantumtunneling maakt vlak boven het absolute nulpunt bijvoorbeeld veel bizarre, “onmogelijke” chemische reacties mogelijk (zolang deze maar energie opleveren), waardoor de chemie ondanks de extreem lage temperatuur nog verrassend actief is.

De beste oplossing is waarschijnlijk het vacuüm zelf, waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische verschijnselen, aangevuld met kwantumtunneling van protonen als transportmethode. Hierbij zal vacuümsedimentatie, het verschijnsel dat twee oppervlakten door het Casimireffect omwrikbaar aan elkaar worden gelijmd, voorkomen moeten worden. Een andere oplossing, voor ruimteplanten dicht bij een ster, is een transportvloeistof die alleen bij hoge temperaturen  vloeibaar wordt. Dit is ook de periode waarin er de meeste energie ter beschikking is. Het organisme zal dan de rest van de tijd in winterslaap zijn.

Beschikbare energiebronnen
Op relatief korte afstand van een ster als de zon, is zonlicht de meest voor de hand liggende energiebron. Op aarde komen er nog algen voor op diepten, waar de hoeveelheid zonlicht niet groter is dan die op bijvoorbeeld Saturnus. In de interstellaire ruimte is er nauwelijks energie. Alleen de alomtegenwoordige kosmische straling levert nog enige energie, rond de 1 eV per kubieke centimeter. Ter vergelijking: dit is ongeveer drie keer zoveel als de energie in sterrenlicht. Een extreem traag levende levensvorm dat deze energie oogst, zou het desondanks in theorie hier nog kunnen uithouden, zeker als het hemellichaam waar het organisme op leeft, chemische of radioactieve energie levert.

Beerdiertjes, kleine diertjes van minder dan een paar tiende millimeter lang, overleven een verblijf in de ruimte omdat ze in slaapstand gaan.
Beerdiertjes, kleine diertjes van minder dan een paar tiende millimeter lang, overleven een verblijf in de ruimte omdat ze in slaapstand gaan.

Bescherming tegen straling
Kosmische straling is veel energierijker in de ruimte dan op aarde. Dit betekent dat de moleculen van de levensvorm voortdurend uiteen gereten zullen worden door bijvoorbeeld röntgenstraling en energierijke protonen. De levensvorm moet hier een vorm van bescherming tegen hebben. Schimmels die gespecialiseerd zijn voor hoog-radioactieve omgevingen kennen bijvoorbeeld vier kopieën van hun DNA. Planten op grote hoogte bevatten heel veel stoffen die beschermen tegen zogeheten vrije radicalen: incomplete molecuulfragmenten die bijvoorbeeld DNA beschadigen (wat ze vaak ook zeer waardevol maakt als geneeskrachtige plant). Ook een ruimteplant zal dergelijke voorzorgsmaatregelen moeten hebben.

Gewichtloosheid
Aardse planten gebruiken de verdamping van water om stoffen te transporteren en de zwaartekracht om hun vorm mee af te stemmen. Deze verspillende luxe kunnen ruimteplanten zich niet veroorloven. Wellicht kunnen ze gebruik maken van het elektrische potentieel tussen het deel van de plant dat voedingsstoffen opneemt en het deel dat bloot gesteld is aan de ruimte. Als de structuur van de plant eenvoudig blijft, een soort bol, korstmos of schimmel, kan dit ook. Vermoedelijk zal de plant zich ingraven in het medium waar deze op groeit.

Levenssnelheid
In deze gevallen zullen de levensprocessen van de ruimteplant waarschijnlijk extreem traag verlopen. Zo traag, dat vergeleken hiermee zelfs korstmos nog een snelle groeier lijkt. Misschien dat in duizend jaar een verdubbeling van de massa plaatsvindt. In periodes dat de temperatuur hoog is, zal de levensvorm vermoedelijk een relatief extreem hoog activiteitsniveau tentoonspreiden. Bij lagere temperaturen zal het in een slaaptoestand terecht komen. Het is mogelijk, zoals voor bepaalde schimmels is voorgesteld, dat ioniserende straling als energiebron dient. Er is in absolute energietermen niet veel kosmische straling, maar voor een zeer traag levend organisme kan dit toch interessant zijn. Bang zijn voor ruimteplanten is dus niet nodig, vermoedelijk zullen ze voor ons niet eens levend lijken.