De aarde en de maan gezien door het Galileo-ruimteschip op een afstand van 6 miljoen km. NASA
Het is 30 jaar geleden dat een groep wetenschappers onder leiding van Carl Sagan bewijs vond voor leven op aarde met behulp van gegevens van instrumenten aan boord van het Nasa Galileo-robotachtige ruimtevaartuig. Ja, dat lees je goed. Sagan was beroemd om zijn uitspraak dat wetenschap meer is dan een verzameling kennis – het is een manier van denken.
Met andere woorden, hoe mensen te werk gaan bij het ontdekken van nieuwe kennis is minstens zo belangrijk als de kennis zelf. In deze geest was het onderzoek een voorbeeld van een “controle-experiment” – een cruciaal onderdeel van de wetenschappelijke methode. Hierbij kan de vraag gesteld worden of een bepaalde studie of analysemethode in staat is om bewijs te vinden voor iets dat we al weten.
Stel dat je in een buitenaards ruimteschip langs de aarde zou vliegen met dezelfde instrumenten aan boord als Galileo had. Als we verder niets over de Aarde zouden weten, zouden we dan in staat zijn om ondubbelzinnig leven hier te detecteren, met alleen deze instrumenten (die niet geoptimaliseerd zouden zijn om het te vinden)? Zo niet, wat zou dat dan zeggen over ons vermogen om ergens anders leven te detecteren?
Galileo lanceerde in oktober 1989 op een zes jaar durende vlucht naar Jupiter. Galileo moest echter eerst verschillende banen om het binnenste zonnestelsel maken en daarbij dicht langs de aarde en Venus vliegen om genoeg snelheid te hebben om Jupiter te bereiken.
Halverwege de jaren 2000 namen wetenschappers vuilmonsters uit de Mars-achtige omgeving van de Chileense Atacama-woestijn op Aarde, waarvan bekend is dat er microbieel leven in voorkomt. Ze gebruikten toen soortgelijke experimenten als die gebruikt werden op het NASA Viking ruimteschip (dat als doel had om leven op Mars te detecteren toen ze daar in de jaren 1970 landden) om te zien of er leven gevonden kon worden in Atacama.
Ze faalden – de implicatie is dat als het Viking ruimteschip op aarde in de Atacama woestijn was geland, en dezelfde experimenten had uitgevoerd als op Mars, ze misschien wel handtekeningen voor leven hadden gemist, ook al is bekend dat het aanwezig is.
Galileo-resultaten
Galileo was uitgerust met verschillende instrumenten die ontworpen waren om de atmosfeer en de ruimteomgeving van Jupiter en zijn manen te bestuderen. Deze instrumenten waren onder andere beeldcamera’s, spectrometers (die licht uitsplitsen per golflengte) en een radio-experiment.
Belangrijk is dat de auteurs van het onderzoek geen kenmerken van leven op Aarde ab initio (vanaf het begin) veronderstelden, maar probeerden hun conclusies alleen uit de gegevens af te leiden. Het near infra-red mapping spectrometer (NIMS) instrument detecteerde gasvormig water verspreid over de aardse atmosfeer, ijs op de polen en grote hoeveelheden vloeibaar water “van oceanische afmetingen”. Het instrument registreerde ook temperaturen van -30°C tot +18°C.
Kun je ons zien? Galileo-afbeelding.
NASA
Bewijs voor leven? Nog niet. Het onderzoek concludeerde dat de detectie van vloeibaar water en een waterweersysteem een noodzakelijk, maar niet voldoende argument was.
NIMS detecteerde ook hoge concentraties zuurstof en methaan in de atmosfeer van de Aarde, in vergelijking met andere bekende planeten. Dit zijn allebei zeer reactieve gassen die snel zouden reageren met andere chemicaliën en in korte tijd zouden verdwijnen. Dergelijke concentraties van deze gassen kunnen alleen in stand worden gehouden als ze op de een of andere manier continu worden aangevuld – wat opnieuw suggereert, maar niet bewijst dat er leven is. Andere instrumenten op het ruimteschip detecteerden de aanwezigheid van een ozonlaag, die het oppervlak afschermt van schadelijke UV-straling van de zon.
Je zou kunnen denken dat een simpele blik door de camera genoeg zou zijn om leven te ontdekken. Maar de beelden toonden oceanen, woestijnen, wolken, ijs en donkere gebieden in Zuid-Amerika waarvan we, alleen met voorkennis, natuurlijk weten dat het regenwouden zijn. In combinatie met meer spectrometrie werd echter een duidelijke absorptie van rood licht gevonden in de donkere gebieden, wat volgens het onderzoek “sterk wijst” op licht dat wordt geabsorbeerd door fotosynthetisch plantenleven. Er waren geen mineralen bekend die licht op precies deze manier absorbeerden.
De beelden met de hoogste resolutie die werden genomen, zoals gedicteerd door de geometrie van de flyby, waren van de woestijnen van centraal Australië en de ijskappen van Antarctica. Geen van de genomen beelden toonde dus steden of duidelijke voorbeelden van landbouw. Het ruimteschip vloog ook overdag langs de planeet bij de dichtste nadering, dus ’s nachts waren er ook geen lichten van steden te zien.
Van groter belang was echter Galileo’s plasmagolf-radioexperiment. De kosmos zit vol natuurlijke radiostraling, maar het meeste daarvan is breedbandig. Dat wil zeggen dat de emissie van een bepaalde natuurlijke bron over vele frequenties plaatsvindt. Kunstmatige radiobronnen daarentegen worden geproduceerd in een smalle band: een alledaags voorbeeld is het nauwgezet afstemmen van een analoge radio dat nodig is om tussen de ruis een zender te vinden.
Een voorbeeld van natuurlijke radio-emissie van poollicht in de atmosfeer van Saturnus is hieronder te horen. De frequentie verandert snel – in tegenstelling tot een radiostation.
Galileo detecteerde consistente smalbandige radio-emissie vanaf de aarde op vaste frequenties. Het onderzoek concludeerde dat dit alleen afkomstig kon zijn van een technologische beschaving en alleen detecteerbaar zou zijn in de afgelopen eeuw. Als ons buitenaardse ruimteschip op enig moment in de paar miljard jaar voorafgaand aan de 20e eeuw dezelfde flyby van de Aarde had gemaakt, dan zou het geen enkel definitief bewijs van een beschaving op Aarde hebben gezien.
Het is misschien geen verrassing dat er tot nu toe geen bewijs voor buitenaards leven is gevonden. Zelfs een ruimteschip dat binnen een straal van een paar duizend kilometer van de menselijke beschaving op Aarde vliegt, is niet gegarandeerd in staat om het te detecteren. Controle-experimenten zoals deze zijn daarom cruciaal voor de zoektocht naar leven elders.
In het huidige tijdperk heeft de mensheid nu meer dan 5.000 planeten rond andere sterren ontdekt en we hebben zelfs de aanwezigheid van water in de atmosfeer van sommige planeten gedetecteerd. Sagans experiment laat zien dat dit op zichzelf niet genoeg is.
Een sterk bewijs voor leven elders vereist waarschijnlijk een combinatie van elkaar ondersteunende bewijzen, zoals lichtabsorptie door fotosynthese-achtige processen, smalbandige radio-emissie, bescheiden temperaturen en weersomstandigheden en chemische sporen in de atmosfeer die moeilijk te verklaren zijn met niet-biologische middelen. Nu we het tijdperk van instrumenten zoals de James Webb ruimtetelescoop zijn binnengetreden, blijft het experiment van Sagan even informatief als 30 jaar geleden.
Gareth Dorrian werkt niet voor, heeft geen adviesfuncties, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat zouden hebben bij dit artikel en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.