Is er leven buiten de Aarde?

Het is een verbazingwekkende, onthutsende en misschien zelfs beangstigend gevoel: je staart naar de sterrenhemel en terwijl je dat doet vraag je jezelf af of er iemand terugstaart. De gedachte alleen al laat je de haren te berge rijzen. Maar zelfs na eeuwen van afvragen en tientallen jaren actief kijken weet de mens nog steeds het antwoord niet.

Maar dat kan ook wezen omdat de mensheid de juiste vragen niet heeft gesteld.

Wij Aardlingen kennen maar één type leven, op één plaats. Het idee om elders te zoeken naar levensvormen confronteert ons met een oneindige serie vragen. Waar moeten we zoeken? Kunnen we ons ook maar een idee vormen waar we naar zoeken? Of hoe we het moeten vinden?

Dit zijn maar enkele van de vragen waar Ken Nealson mee worstelt. Hij is geo-bioloog aan de Universiteit van Zuid-Californië en hij is nauw betrokken bij het uitwerken van strategieën voor de zoektocht naar buitenaards leven. Zijn belangrijkste doel is echter om zichzelf en zijn collega's te bevrijden van hun eigen vooroordelen over het leven.

"Het lijkt mij dat biologen de minst goede speurders naar leven zijn, " zegt Nealson die ook wetenschapper is voor het NASA/Caltech Jet Propulsion Laboratory. "Ze zijn zo zeker van wat leven nu eigenlijk is, wanneer het echter anders zou zijn is de kans groot dat ze er overheen kijken." Nealson geeft toe dat deze visie niet erg populair is bij zijn collega's. "Oh, ze houden van me," lacht hij. "Ik ben tenminste een bioloog die het toegeeft, ze kunnen dus niet zeggen dat ik een gekke wetenschapper ben die hun fondsen wil kapen."

Als waarschuwing vertelt Nealson over een vorige missie om leven te zoeken op een andere planeet. In 1976 arriveerden er twee Viking landers op de Rode Planeet, die elk uitgerust waren met een miniatuur biologisch laboratorium. Bodemmonsters werden onderworpen aan uitgebreide experimenten, bijvoorbeeld verhoging van de luchtvochtigheid, toevoeging van een druppel water of toevoeging van meststoffen. Als er microben aanwezig zouden zijn werden ze zeker gevonden, zo hoopten de Viking biologen.

Maar bij de experimenten werden geen microben gevonden, en Nealson zegt dat dat komt omdat ze gebaseerd waren op aardse karakteristieken. Dat is iets dat hij bij toekomstige missies wil voorkomen. "Ik zou graag een stem in het koor van stemmen zijn die zegt, doe dat niet meer."

Dat betekent niet dat Nealson Mars wil vermijden, integendeel Mars is des te aantrekkelijker geworden sinds de Mars Global Surveyor sporen heeft gevonden die erop wijzen dat er nog niet zo heel lang geleden water heeft gestroomd over het oppervlak. Er is een kans dat dit water nu ondergronds zit.

Meer dan wat dan ook wil Nealson een nieuwe missie opzetten om leven op de Rode Planeet te zoeken. "Als er iets is dat ik graag zou willen voor ik met pensioen ga, dan is dat een missie naar Mars, omdat het de enige plaats is waar we binnen de duur van mijn leven heen kunnen en omdat het tevens een serieuze kandidaat is voor het vinden van niet-aards leven."

Als je dat leven kunt noemen.

Zelfs ons begrip van het aardse leven is aan het veranderen. Onlangs hebben wetenschappers een bloeiende gemeenschap microben gevonden diep in een hete bron in Idaho. Deze microben, die verwant zijn aan de oude bacterie Archea, maken energie door het combineren van waterstof uit rotsen en kooldioxide, ze bestaan compleet afgesloten van de zon. En toch zijn ze zo gevarieerd als al het andere leven op Aarde, een compleet onafhankelijke biosfeer binnen de korst van onze planeet.

En verscheidene andere onderzoekers hebben al gesuggereerd dat dezelfde levensvormen ook zouden kunnen bestaan in de korst van andere planeten, onder voorbehoud dat er genoeg geologische activiteit is om voor het nodige waterstof te zorgen. Maar om een ruimte missie met sondes om dergelijke levensvormen te vinden, op een diepte van misschien wel tientallen meters is te grootschalig voor de nabije toekomst. Desondanks heeft de vondst in Idaho een nieuw motto voor "levensjagers" ingeluid: verwacht het onverwachte.

Voor Nealson komt alles neer op één vraag: "Zijn er manieren om leven te vinden ondanks het feit dat het misschien niet op leven lijkt zoals we dat op aard vinden?"

Dat is niet echt een vraag die biologen willen horen. Nealson zegt: "Ze zijn zo toegespitst op de gangbare methoden dat ze niet beseffen dat ze op een andere planeet misschien niet toereikend zijn."

En het zijn niet alleen de professionals die deze vraag moeilijk te bevatten vinden.

Tijdens lessen over het vinden van leven, toont Nealson een diagram dat er uit ziet als een niet roken bordje. In dit geval zegt het bordje "NEE" tegen de basis bouwstenen van het aardse leven zoals: DNA, RNA, proteïne en lipiden.

"Geen van deze zijn daar te vinden," zegt Nealson. Studenten roepen: "Wat is er dan nog over?" Nealson antwoordt daarop: "Dit is de grootste uitdaging die ooit door een bioloog aangegaan is: ga leven zoeken, maar gebruik niets wat je in het verleden geleerd hebt."

De regels van de robot

Er is echter een andere valstrik voor levens jagers: het verlangen om te vinden wat ze zoeken. In 1996 beweerden NASA wetenschappers bewijzen voor fossiele microben te hebben gevonden in een meteoriet van Mars. Deze vondst werd al gauw controversieel, en sindsdien zijn de meeste wetenschappers de overtuiging toegedaan dat de vondsten in de meteoriet veroorzaakt kunnen zijn door niet-biologische processen. Nealson zegt hierover dat het NASA-team in verwarring werd gebracht door hun eigen gegevens.

"Dit waren beslist geen amateurs, het ware serieuze mensen. Iedereen kon voor de gek gehouden worden door hun gegevens, ik ben in het verleden ook door mijn gegevens in de war gemaakt." Deze vergissing is volgen Nealson wel te begrijpen.

"Bijna alles wat ze vonden bevatte sporen van leven," zegt hij. "En als je genoeg sporen van leven hebt gevonden, begin je te beseffen dat je leven hebt gevonden. Maar er is een groot verschil tussen vijf of zes dingen met sporen van leven en vijf of zes dingen die een leven nodig hebben om hun bestaan te verklaren. Dat is voor mij het grote verschil: is daar iets dat er absoluut niet kan zijn als er geen leven is?"

Het zou inderdaad zo kunnen zijn dat robots betere levens-jagers zijn dan mensen. "Een enorm goed informatiesysteem," zegt Nealson, "gedragen door een niet bevooroordeelde robot zou weleens veel beter kunnen presteren dan een mens."

Op het USC werken Nealson en zijn collega's aan de technologie die een automatische levens-jager zou kunnen gebruiken. Na bijvoorbeeld het snuffelen aan een rots zou de robot röntgenstralen kunnen gebruiken om een drie dimensionaal beeld van de rots te scannen. Hierna zou hij de scan kunnen onderzoeken op complexe structuren binnenin de rots. Het zou leren om mineralen te herkennen en om deze niet als mogelijke levensvormen te analyseren.

Als dat vergezocht lijkt, kan gezegd worden dat het team al verregaande vooruitgang heeft geboekt: "Onze robot is in staat om complexiteit net zo goed te zien als onze beste techniciens."

De kracht van een dergelijk systeem, zoals Nealson het omschrijft, is opmerkelijk. "We hebben een CAT-scan apparaat in het laboratorium dat een kolonie van drie of vier bacterieën in een rots kan vinden zonder deze open te maken. Het is fantastisch."

"Als je dat soort informatie in een paar minuten kan krijgen, is het een apparaat dat je beslist mee moet nemen naar Mars of waar dan ook," voegt Nealson toe. "Je kunt nu in de rots kijken en pas als je iets ziet wat interessant lijkt kun je tijd investeren om de rots open te breken en de volgende technologie inzetten."

Maar voordat dergelijke apparatuur naar Mars gestuurd wordt zal het eerst op alle mogelijke wijzen getest moeten worden op de meest barre plaatsen op Aarde, zoals Antarctica. "We moeten bewijzen dat we altijd het juiste antwoord krijgen... We zullen alle kansen krijgen in de volgende jaren."

Oceaan cruise op Europa

Planetair wetenschapper Chris Chyba van het SETI Institute in Palo Alto, Californië, is ook erg benieuwd naar de vervolgmissies op Mars. Hij is echter ook benieuwd naar een ander lokkend doelwit- Europa, de maan van Jupiter. Foto's genomen door het ruimtevaartuig Galileo geven aan dat er onder de ijzige korst van deze maan wellicht een oceaan van vloeibaar water ligt. Het is geen makkelijke plaats om te onderzoeken: Europa ligt ongeveer 600 miljoen kilometer van de Aarde verwijderd en ligt diep in de stralingsgordels van Jupiter. Deze gordels vormen een gevaar voor ieder ruimtevaartuig.

Maar de planners hebben al een aantal missies voor ogen, inclusief het vliegen van banen om de maan en landingsvaartuigen om het hemellichaam te verkennen. Sommigen hebben een ambitieuze missie voor ogen waarin een "cryobot" zichzelf door het ijs smelt en in de oceaan op zoek gaat naar leven. Maar Chyba zegt: "Een dergelijke missie ligt nog ver in de toekomst. Misschien deze eeuw nog, ik hoop het van harte. Ik denk dat deze missie echter op dit moment nog buiten bereik ligt."

Er is misschien een alternatief

"Het zal waarschijnlijk niet nodig zijn om een cryobot naar Europa te vliegen om de oceaan te bereiken," zegt Chyba. "Wat ook een mogelijkheid is, is om naar een plek te gaan waar het water van onder het ijs het oppervlak heeft bereikt. Zulke gebieden zijn op de foto's te herkennen."

De Galileo heeft bijvoorbeeld foto's gemaakt van gebieden die lijken op gladde met ijs bedekte meren zoals die er op Aarde uitzien. Het zou kunnen zijn dat het water van de oceanen daaronder naar boven is gekomen en daarna is bevroren.

Chyba heeft een beeld voor ogen van een landingsvaartuig dat één van deze plaatsen gaat bezoeken, zich een paar meter naar het water daaronder smelt precies diep genoeg tot er geen last meer is van de straling van Jupiter. Vervolgens leren we de samenstelling van het water kennen en weten we waar het uit bestaat.

Zelfs als er geen leven in de watermonsters zit kan een chemische analyse uitwijzen of er ooit leven aanwezig is geweest. Chyba zegt hierover: "Ik denk dat je gauw genoeg kunt zien of je kijkt naar een verzameling organische moleculen die van oorsprong biologisch zijn."

Het is het water dat Europa zo'n aanlokkelijke plaats maakt om naar leven te zoeken, zoals Chyba opmerkt. "Wat echt opwindend is aan Europa is het idee dat er een tweede oceaan in het zonnestelsel is."

De rijkdom van het leven

Chyba weet dat de ontdekking van ook maar de simpelste levensvorm op Mars, Europa of waar dan ook van enorme betekenis zal zijn, omdat het de wetenschap een gehele andere kijk op het leven zal geven.

"Wat is leven? Wat is het?" Vraagt Chyba. "Ik denk niet dat we het antwoord op die vraag zullen weten totdat we meer dan één voorbeeld hebben om mee te werken."

"Op hoeveel manieren is het mogelijk om iets te maken dat we leven zouden kunnen noemen? Is er maar één manier? Bestaat er alleen de manier met proteïne en DNA? Is het nodig dat leven zoals wij het kennen ontstaat door Darwinistische evolutie? Hoe verschillend kan het leven zijn? Ik denk niet dat we deze vragen kunnen beantwoorden als we alleen het leven op Aarde als voorbeeld nemen. We zullen beslist andere voorbeelden nodig hebben."

Met die woorden in gedachte zegt Chyba: "Microscopisch leven op een andere planeet vinden dat niet dezelfde voorouders heeft als de aardse vormen zou de grootste ontdekking uit de geschiedenis van de wetenschap zijn."

En als zou blijken dat het gelijksoortig is met de aardse vormen: "Ik denk dat de ontdekking minder ingrijpend zou zijn maar toch enorm interessant. Hieruit zou blijken dat het leven getransporteerd werd langs de werelden in ons zonnestelsel door middel van meteorieten."

Wees zoals de Aarde

Als het op leven in andere zonnestelsels aankomt lijken de statistieken veelbelovend.

40 Jaar gelden, stelde Chyba's collega Frank Drake een nu beroemde wiskundige vergelijking op die de mogelijkheid van buitenaardse beschavingen, of enige andere vorm van leven, aangeeft. Deze vergelijking is gebaseerd op het aantal bewoonbare planeten die rond andere sterren draaien. Dit was destijds puur giswerk, maar na ontdekking van tientallen planeten buiten ons zonnestelsel zijn astronomen erop uit om te bewijzen of dit regel of uitzondering is.

"Mijn voorspelling luidt dat we zullen ontdekken dat ons zonnestelsel noch bijzonder, noch kenmerkend is," zegt Chyba. "Maar het maakt niet echt uit wat ik daarover denk. We zullen het allemaal te weten komen. Misschien zelfs wel in de komende tien jaar."

Dat komt door de aanstaande Kepler-missie waarin tussen ongeveer 100.000 sterren naar op de Aarde lijkende planeten gezocht zal worden. Deze missie begint in 2006. "We zullen dan catalogi hebben van andere zonnestelsels zoals we vandaag de dag catalogi hebben van sterren," zegt Chyba.

Of er ook planeten tussen zijn die een thuis bieden aan levende dingen is iets wat de geleerden hopen te weten zonder van huis te gaan. Met sterke telescopen, misschien met behulp van stations in de ruimte, zou het mogelijk moeten zijn te ontdekken of een planeet geschikt is voor levensvormen.

Dat lijkt me een moeilijke opgave.

"Het lijkt me moeilijk om overtuigende bewijzen te vinden," zegt Chyba. "Dat betekent echter niet dat we geen poging moeten wagen."

SETI in gereedheid

En dan is er nog de Search for Extraterrestrial Intelligence. SETI bestaat al meer dan veertig jaar en wordt uitgevoerd met diverse telescopen overal ter wereld. Er wordt naar signalen van buitenaardse beschavingen geluisterd. Tot nu hebben de SETI onderzoekers alleen maar het gebrom van verre pulsars, zonnestelsels en andere hemellichamen gehoord.

Maar dat zou wel eens kunnen veranderen als de Allen Telescope Array klaar is. Deze is waarschijnlijk gereed is 2004 en bestaat uit meer dan 350 radiotelescopen die elk meer dan 5,5 meter in doorsnede zijn. Ze zijn onderling verbonden om zo de capaciteit van een enkele reusachtige telescoop te vormen.

De Allen Array zal een revolutie wezen in de zoektocht naar buitenaardse beschavingen. Chyba merkt op dat sinds SETI in 1960 met haar werk begon: "Ik denk dat mensen de misvatting hebben dat we alleen maar gekeken en niets gevonden hebben. Maar in feite hebben we naar bijna niets gekeken met elk soort intensiviteit."

Gedurende de eerste tien jaar zal de Allen Array wetenschappers in staat stellen om naar de één miljoen dichtsbijzijnde zon achtige sterren te kijken. Met een schatting van één miljard sterren in de Melkweg merkt Chyba op: "En dat is nog maar een heel klein deel van het heelal, maar het is wel een begin waardoor de statistieken aangepast kunnen worden."

Zal het genoeg zijn om buitenaards leven te vinden? Chyba stelt een wedervraag: "Gelooft u dat één op de 100.000 strren een beschaving heeft die er omheen cirkelt? Mijn vermoeden gaat er naar uit dat de verhouding nog lager ligt. Dat is echter een vermoeden. Er is maar een manier om het antwoord op die vraag te krijgen. De enige manier is door te kijken."

Een heel leven wachten

Toch zijn de levens-jagers voorbereid op een teleurstelling, misschien moeten ze wel heel lang wachten op de antwoorden.

"Ik heb niet veel vertrouwen in het vinden van leven terwijl ik nog leef en werk," zegt Ken Nealson.

Chyba is maar een ietsje optimistischer in zijn antwoord. "Ik denk dat het een open vraag is dat we leven ontdekken tijdens mijn loopbaan," zegt hij. "Maar in de tussentijd kunne we ons wijden aan andere terzake doende kwestie ook zodoende klaar te zijn voor als het zover is."

Maar toch zal de zoektocht wel eens tot niets kunnen leiden, dat de Aarde enig in zijn soort is. Wetenschappers geloven nu dat het leven op Aarde rond de 3,8 miljard geleden ontstaan is. Dit is 750 miljoen jaar na het ontstaan van de planeet. Chyba voegt hieraan toe: "Als je ziet hoe vroeg het leven op Aarde ontstaan is is het zeer zeker mogelijk dat er meer leven in de ruimte is."

Als we afgaan op wat we vandaag de dag weten, is de kans dat we alleen zijn heel groot. Chyba zegt hierover: "ALs ik moest wedden zou ik beslist zeggen dat er meer leven in de ruimte is." Maar zoals Chyba en Nealson weten is de enige manier om erachter te komen: KIJKEN.