Op zoek naar leven in het heelal

Is er leven buiten de aarde? Voor het eerst zijn we in staat om het begin van een antwoord te geven op deze oeroude vraag. De Leidse sterrenwacht bouwt mee aan nieuwe instrumenten om de kansrijkste exoplaneten te vinden.

Levenloze 'gasreuzen'

De eerste exoplaneet – een planeet rond een andere ster dan onze zon – is pas in 1995 ontdekt, maar inmiddels staat de teller ruim boven de drieduizend. Meestal is hun bestaan echter indirect afgeleid, en dat zijn bijna allemaal 'gasreuzen' zoals Jupiter, waarop – voor zover we weten – geen leven kan ontstaan.

Om exoplaneten die op de aarde lijken direct waar te nemen, zijn krachtigere telescopen en instrumenten nodig. Dan wordt het zelfs mogelijk om hun atmosfeer te onderzoeken. Als daarin chemisch actieve gassen voorkomen, zoals zuurstof (O₂), ozon (O₃) en methaan (CH₄), is dat een sterke aanwijzing dat deze exoplaneet wemelt van leven.    

Mini-zonsverduistering

Een exoplaneet goed in beeld krijgen is altijd problematisch: de ster waar hij omheen draait, geeft veel meer licht dan de exoplaneet zelf weerkaatst. Dit 'overstralen' van een zwakke lichtbron door een veel sterkere, is ook de reden dat we overdag geen sterren zien. Alleen bij een volledige zonsverduistering, als de maan voor de zon schuift, zien we in de buurt van de zon sterren aan de hemel staan. De oplossing om een exoplaneet te onderscheiden lijkt dus simpel: scherm in de telescoop het beeld van de ster af met een zwart schijfje, een soort mini-zonsverduistering om de exoplaneet te onthullen. 

Maar helaas, wat op de schaal van aarde en maan werkt, werkt niet zomaar in een telescoop die miljoenen malen kleiner is. Dit komt in wezen omdat licht een golfverschijnsel is: een deel van het sterlicht golft om de randen van het zwarte schijfje heen en mengt zich in de telescoop toch nog met licht van de exoplaneet.

Polaroid zonnebril

Hoe moet het dan wel? Astronoom Matt Kenworthy: 'Dit probleem heeft jaren in een impasse verkeerd. En plotseling komen er nieuwe ideeën.' Kenworthy laat een stukje plastic zien ter grootte van een euromunt: 'Dit is hier ontworpen.' In het midden van de doorzichtige 'munt' zit een rozet van regenboogkleuren - een microscopisch polarisatiepatroon dat er met een UV-laserstraal in gebrand is. Je zou het muntje een zeer geavanceerde polaroid zonnebril kunnen noemen. Het op maat gemaakte polarisatiepatroon manipuleert doorvallende lichtgolven precies zo, dat het licht van een verre ster wordt gescheiden van het licht van de exoplaneet.

Al het licht uit de ruimte dat binnenkomt in een van de vier Very Large Telecopes (VLT's, spiegeldiameter 8 meter) in Chili, of in de toekomstige European Extremely Large Telescope (ELT, spiegeldiameter 39 meter) zal uiteindelijk door deze glazen muntjes stromen als ze op jacht gaan naar exoplaneten.

Zo zal het voor het eerst mogelijk zijn, om met telescopen op aarde de atmosfeer van grote aantallen exoplaneten in beeld te krijgen.

Voorwaarden voor leven

Dan kunnen we ook zien of in de atmosfeer van exoplaneten waterdamp voorkomt, een voorwaarde voor leven, en gassen als O₂, O₃ en CH₄, die vooral door processen van leven geproduceerd worden. Exoplanetenjager Ignas Snellen: 'Als we hele verzamelingen exoplaneten kunnen analyseren, weten we bijvoorbeeld of zuurstof op maar één type exoplaneet voorkomt.' Dat zou een aanwijzing te meer zijn, dat dit het type exoplanet is waar leven ontstaat. Snellen: 'Maar er is niet één smoking gun, het gaat om de combinatie en hoeveelheid van zulke gassen.'

Ze wagen zich echter niet aan een voorspelling hoe lang het nog duurt eer we buitenaards leven vinden: 'We weten het echt niet. Maar we weten wel dat het leven op aarde is ontstaan, relatief kort nadat de omstandigheden hier gunstig geworden waren. Misschien is het wel makkelijk om leven te maken, en is buitenaards leven heel gewoon.'