Miljarden jaren lang is het leven op aarde goed gecamoufleerd voor waarnemers van buitenaf, en wij zouden op onze beurt per ongeluk leven op andere planeten kunnen missen om soortgelijke redenen: het is nog steeds te simpel.
Onderzoekers uit de Verenigde Staten dachten na over de vraag op welk punt in de geschiedenis van de aarde een hypothetische buitenaardse waarnemer het leven erop kon detecteren. Volgens hun berekeningen had het er voor bijna 90 procent van de geschiedenis van de planeet voor externe waarnemers onbewoond uit moeten zien. Het bijbehorende artikel wordt verzonden voor publicatie in Astrobiology en de tekst is te vinden op de preprint-server van Cornell University.
Wetenschappers vroegen zich af hoe de verhouding van zuurstof, ozon en methaan in de atmosfeer door de geschiedenis van de planeet veranderde. Deze gassen worden vaak biomarkers genoemd, omdat ze nu op aarde biogeen worden gevormd, dat wil zeggen als gevolg van de activiteit van levende organismen. Volgens deze groep onderzoekers zijn ze in het verleden van de aarde ook biogeen geproduceerd. Het bleek dat de verhouding van zuurstof, ozon en methaan in de atmosfeer van de aarde varieerde volgens zeer complexe wetten die moeilijk te detecteren zijn door externe astronomische waarneming. Met name de productie van zuurstof door het aardse leven begon honderden miljoenen jaren voordat vrije zuurstof in de atmosfeer verscheen. Heel lang werd alles besteed aan de oxidatie van dood organisch materiaal dat was achtergelaten door vorige generaties bacteriën die nog geen zuurstof hadden geproduceerd.
Het methaangehalte in de atmosfeer is in de loop van de geschiedenis van de planeet drastisch veranderd. Voordat er grote hoeveelheden zuurstof verschenen, is er mogelijk geen ozonlaag die methaan beschermt tegen ultraviolette straling. Daarom was de levensduur van de moleculen van dit gas op dat moment erg kort. Na het verschijnen van zuurstof nam het toe, evenals de concentratie van methaan. Maar zodra het zuurstofgehalte enkele procenten bereikte, daalde de methaanconcentratie weer. Zuurstof en waterdamp droegen bij aan de vorming van • OH - hydroxylradicalen, die methaanmoleculen snel vernietigen. Zoals de auteurs opmerken, is het van buitenaf, zonder op de planeet te landen of uiterst nauwkeurige spectra te verkrijgen, moeilijk te begrijpen welke van de bovenstaande fasen de lokale atmosfeer is.
De auteurs komen tot de conclusie dat tot 2,5 miljard jaar geleden de detectie van biogene zuurstof en ozon in het gasomhulsel van de aarde van buitenaf uitgesloten was, en 2,5 tot 0,5 miljard jaar geleden erg moeilijk was. Ondanks het verschijnen van zuurstof, bleef de concentratie ervan laag: het bleef de organische stof uit vroegere tijdperken oxideren. Maar methaan na het verschijnen van zuurstof, dat wil zeggen de afgelopen 2,5 miljard jaar, zou vaak onrealistisch zijn om op interstellaire afstanden te detecteren. Maar zelfs als we het vóór deze gebeurtenis hebben ontdekt, zou het moeilijk zijn om met vertrouwen de biogene oorsprong van dit gas te verklaren. Het zonnestelsel, althans op Titan, bevat methaan en soortgelijke koolwaterstoffen. Maar, zoals wordt aangenomen, ontstaat dit gas daar op een anorganische manier.
Los daarvan staan onderzoekers stil bij biosferen, die zich voornamelijk in de oceanen bevinden. Ze merken op dat, vóór landontwikkeling, de processen van binding van biogeen methaan en zuurstof grotendeels plaatsvinden in de hydrosfeer en op geen enkele manier in de atmosfeer worden weerspiegeld. Zuurstof wordt gebonden door organische resten in het water en methaan wordt verbruikt door levende micro-organismen in de oceaan. Dit scenario regeerde op aarde tot de Cambrische periode, dat wil zeggen gedurende miljarden jaren. De auteurs classificeren zo'n biosfeer als een camouflage. Met behulp van telescopen die tegenwoordig technologisch beschikbaar zijn voor de mensheid, is het buitengewoon moeilijk om het zelfs op een afstand van enkele tientallen lichtjaren te detecteren.
Met behulp van ruimtetelescopen zijn de afgelopen jaren vele duizenden kandidaten voor exoplaneten ontdekt. Tientallen van hen hebben al gegevens over de samenstelling van de atmosfeer. De volgende generatie ruimtetelescopen, zoals de James Webb of TESS, zal de komende jaren aan het werk gaan. Ze zullen in staat zijn om gegevens te verkrijgen over de samenstelling van de atmosferen van vrij kleine aardachtige planeten. Eerder werd aangenomen dat het onmiddellijk daarna mogelijk zou zijn om, dankzij de detectie van biomarkergassen, met vertrouwen uit te vinden of er leven is in naburige stellaire systemen.
Critici van deze benadering wezen op Mars, waar methaan elke zomer plaatselijk voorkomt, maar het was nog niet mogelijk om te begrijpen of het biogeen is of niet. Zoals ze opmerken, is het naïef om te geloven dat we in staat zullen zijn te begrijpen of er leven is binnen lichtjaren van ons verwijderd, als we niets met zekerheid kunnen zeggen over het bestaan ervan op slechts twee of drie lichtminuten van de aarde. Het nieuwe werk laat zien dat telescopen in de nabije toekomst vol vertrouwen alleen hoogontwikkeld leven kunnen detecteren, zoals het leven dat al 500 miljoen jaar op aarde aanwezig is. Andere opties, zoals bacteriën of protozoa, zijn nog niet voor hen toegankelijk. Afgaande op onze planeet kan dit betekenen dat in de nabije toekomst slechts een klein deel van alle bestaande biosferen in nabije sterrenstelsels zal worden geïdentificeerd.
Promotie video:
