Sommige wetenschappers denken dat we tijdens ons leven tekenen van buitenaardse wezens zullen vinden. Hier is hoe.

Een illustratie van Kepler-186f, een potentieel bewoonbare exoplaneet die in april werd ontdekt.

Een illustratie van Kepler-186f, een potentieel bewoonbare exoplaneet die in april werd ontdekt.

(NASA Ames/JPL-CalTech-SETI Instituut)

Het vinden van buitenaards leven is de essentie van sciencefiction. Maar het is niet zo vergezocht om te voorspellen dat we binnen een generatie bewijs van leven op een verre planeet kunnen vinden.

'Als er binnen de komende vijf of tien jaar nieuwe telescopen online komen, zullen we echt een kans hebben om erachter te komen of we alleen in het universum zijn', zegt Lisa Kaltenegger , een astronoom en directeur van Cornell's nieuwe Institute for Pale Blue Dots, dat zal zoeken naar bewoonbare planeten. 'Voor het eerst in de menselijke geschiedenis hebben we misschien de mogelijkheid om dit te doen.'



nieuwe telescopen kunnen verre planeten zien die tekenen van leven hebben

komt er een afvoer in Georgië?

In het afgelopen decennium hebben onderzoekers ontdekt dat duizenden verre planeten - die ze noemen exoplaneten . Helaas waren de meeste van hen tot dusverre enorme, gasvormige planeten (vergelijkbaar met Jupiter of Saturnus) die gemakkelijker te zien zijn, maar het leven zoals wij dat kennen waarschijnlijk niet bevatten.

Maar dat gaat allemaal veranderen. Nieuwe telescopen en steeds geavanceerdere analyses zullen ons binnenkort in staat stellen om rotsachtige planeten ter grootte van de aarde te detecteren en misschien zelfs atmosferische gassen te detecteren die wijzen op de aanwezigheid van leven. Hier is een stapsgewijze handleiding voor hoe wetenschappers van plan zijn te zoeken naar bewijs van buitenaardse wezens:

1) Zoek een ster

zon

Dit is de zon. ( NASA/SDO )

Elk buitenaards leven heeft waarschijnlijk energie nodig, wat betekent dat het hoogstwaarschijnlijk zal evolueren op een planeet die baadt in het licht van een nabije ster. Dus de eerste stap voor het vinden van een bewoonde exoplaneet is het lokaliseren van geschikte sterren. (Er zijn enkele planeten die door de ruimte drijven en draai eigenlijk niet om een ​​ster , maar die lijken veel minder veelbelovend.)

Deze stap is de gemakkelijkste: we hebben al vrijwel alle sterren gelokaliseerd die dicht genoeg bij ons staan, zodat we misschien een planeet in een baan om de aarde kunnen zien en zijn atmosfeer kunnen analyseren. Wetenschappers geloven over het algemeen dat hoofdreeks sterren - de 90 procent van sterren in het heelal die, net als onze zon, energie vrijgeven door waterstof om te zetten in helium, de meeste kans hebben om leven te geven.

2) Zoek een planeet

kepler 20e

Een illustratie van Kepler-20e, een planeet die ongeveer even groot is als de aarde, maar waarschijnlijk veel te heet is voor leven. (NASA/Ames/JPL-Caltech)

We hebben al gevonden duizenden exoplaneten (en tellen), meestal met behulp van NASA's Kepler ruimtetelescoop en iets dat de transitmethode wordt genoemd.

Zo werkt de methode: Stel je voor dat je naar een ster ver weg staart. Als er een planeet in een baan om die ster draait, kan deze af en toe tussen ons en de ster passeren en hem even aan het zicht onttrekken. Wetenschappers kunnen de planeten deze blokkering niet echt zien, maar ze kunnen hun aanwezigheid indirect detecteren.

'We meten de helderheid van een ster, en als een planeet ervoor passeert, blokkeert hij een deel van het sterlicht voor een periode van een paar uur' Thomas Barclay , een exoplaneetonderzoeker, vertelde me in april . Als wetenschappers een ster met een consistente hoeveelheid dimmen volgens een voorspelbaar schema, kunnen ze de grootte afleiden van een exoplaneet die af en toe een deel van het licht blokkeert.

Kepler_3

Een diagram laat zien hoe de transitmethode hielp bij het detecteren van vijf planeten in het sterrenstelsel Kepler-186 . (Sean Raymond)

Er zijn een paar andere methodes voor het detecteren van exoplaneten, maar de transitmethode is de meest eenvoudige - en heeft tot nu toe tot de meeste ontdekkingen geleid.

3) Vind de juiste soort planeet

Wetenschappers werken nog steeds aan deze stap. Voor het grootste deel zijn de planeten die we tot nu toe hebben gevonden te groot, te gasvormig of te heet om in staat te zijn leven te ondersteunen. Dat komt omdat grotere, gasvormige planeten gemakkelijker te detecteren zijn - net als planeten die relatief dicht bij hun sterren staan ​​(en dus veel heter).

We moeten dus nog geschiktere planeten vinden. Op basis van wat we weten over het leven op aarde, zouden we verwachten dat het leven waarschijnlijker zal evolueren op een rotsachtige planeet die in een baan rond zijn ster draait. bewoonbare zone — een gebied waar voldoende warmte is voor vloeibaar water, maar niet te veel warmte. (Het is mogelijk dat een planeet die nog verder weg is dan dit leven zou kunnen ontwikkelen, misschien als gevolg van een warmtevasthoudende ijslaag a la Europa , maar dat ijs zou waarschijnlijk toch alle tekenen van leven voor ons onzichtbaar maken.)

Wetenschappers hebben momenteel ongeveer een dozijn planeten gezien die iets groter zijn dan de aarde en mogelijk in de bewoonbare zones van hun sterren liggen. De vangst is dat ze nog te ver weg zijn voor ons om hun atmosfeer te kunnen analyseren om te zoeken naar tekenen van leven. Dat komt omdat de Kepler-telescoop niet is geoptimaliseerd om naar dichterbij gelegen planeten te zoeken - hij is gebouwd om een ​​relatief ver verwijderd deel van de Melkweg voor een langere periode te observeren.

kepler kaart

wanneer kwam de eerste space jam uit?

( Jon Lomberg )

Het goede nieuws is dat de Exoplanet onderzoekssatelliet op doorreis (TESS), die in 2017 wordt gelanceerd, moet ons in staat stellen om rotsachtige planeten ter grootte van de aarde te zien die veel dichter bij ons staan.

tess satelliet

Een illustratie van TESS. ( NASA )

4) Analyseer de atmosfeer van de planeet

De meeste exoplaneten zijn waarschijnlijk veel te ver weg voor ons om ooit te bezoeken - zelfs met onbemande sondes. Dus de beste manier om er meer over te weten te komen, is door de lichtspectra te analyseren die door hun atmosfeer gaan en de aanwezige gassen aan te geven.

in welk jaar was het bloedbad in Waco Texas?

Tot nu toe hebben we kunnen direct analyseren het spectrum van licht dat door de atmosferen van een tiental exoplaneten gaat. Het zijn echter allemaal grote, gasvormige planeten met een dikkere atmosfeer geweest.

Ook deze zoektocht zal spoedig verbeteren. De James Webb Ruimtetelescoop , gepland voor lancering in 2018, zal ons helpen de atmosferen te analyseren van kleinere, aardachtige planeten die al door TESS zijn opgemerkt. De Europese extreem grote telescoop , een telescoop op de grond die in 2024 in Chili wordt gebouwd, kan ook voor dit doel worden gebruikt.

James Webb

( NASA )

Een weergave van de James Webb-ruimtetelescoop. ( NASA )

Bovendien, een voorgestelde zonnescherm genaamd de Nieuwe Werelden Missie zou de mogelijkheden van Webb of andere toekomstige ruimtetelescopen kunnen verbeteren. 'Het zou de ruimte in gaan en samenwerken met een telescoop om het licht van een bepaalde ster te blokkeren', zegt Sara Seager , een MIT-exoplaneetonderzoeker die bij de missie betrokken was. Hierdoor zou de telescoop direct een relatief zwakke planeet naast die ster kunnen zien en mogelijk zijn atmosfeer kunnen analyseren.

sterrenschaduw

Een illustratie van de sterrenschaduw, die sterlicht blokkeert, zodat zwakke planeten gemakkelijker door een telescoop kunnen worden gezien. ( NASA/JPL-CalTech )

5) Zoeken naar biohandtekeningen

De reden dat we atmosferen willen analyseren, is om te zoeken naar biosignaturen - gassen die tekenen kunnen zijn van buitenaards leven. 'We kunnen niet naar deze planeten', zegt Kaltenegger. 'Dus we proberen erachter te komen hoe een planeet met leven eruit zou kunnen zien van ver weg, op een manier die door onze telescopen kan worden gedetecteerd.'

Op dit moment kennen we maar één planeet met leven - de aarde - dus wetenschappers gebruiken dat als een model om te bepalen welke gassen mogelijk leven ondersteunen. Kaltenegger en collega's hebben bijvoorbeeld onze kennis van de geschiedenis van de aarde gebruikt om te genereren wat zij een buitenaardse ID-kaart - een reeks snapshots van de atmosferische samenstelling van de aarde in de afgelopen paar miljard jaar, zoals deze is geëvolueerd door de aanwezigheid van leven.

er zijn enkele zeldzame gassen die alleen door levensvormen worden geproduceerd

Ondertussen modelleren andere onderzoekers hoe verschillende levensvormen de atmosfeer van planeten kunnen veranderen met geologische samenstellingen die verschillen van die van de aarde. Voor zover we weten, zijn er enkele gassen (zoals zuurstof en methaan) die overvloedig door het leven worden geproduceerd, maar ook door geologische processen kunnen worden geproduceerd. Aan de andere kant zijn er enkele zeldzame gassen (zoals dimethylsulfide) die alleen door levensvormen worden geproduceerd - voor zover we weten - maar in veel kleinere hoeveelheden.

Dit theoretische werk, zegt Seager, is essentieel, want als alle telescopen eenmaal zijn gelanceerd, kan onze tijd met hen beperkt zijn. (De Webb-telescoop moet bijvoorbeeld ook worden gebruikt voor allerlei soorten waarnemingen die verder gaan dan de analyse van exoplaneten, en is slechts ontworpen om minimaal vijf jaar mee te gaan.) Het is dus essentieel om van tevoren een idee te hebben waar u op moet letten . 'We willen de atmosferen van verre planeten kunnen begrijpen, en of er gassen in die atmosferen niet thuishoren en aan leven kunnen worden toegeschreven', zegt ze.

hoeveel verdient een olympiër?

De grote vraag: zullen we echt buitenaards leven vinden?

gliese 832c

Een illustratie van de exoplaneet Gliese 832c, een van de dichtstbijzijnde potentieel bewoonbare exoplaneten. ( Radiale snelheid )

In zekere zin kun je deze vraag zien als een wiskundig probleem (net zoals Frank Drake jaren geleden deed bij het maken van zijn beroemde vergelijking die probeerde de waarschijnlijkheid van het vinden van intelligent buitenaards leven in te schatten).

Er zijn naar schatting 100 miljard sterren in de Melkweg, en recent onderzoek heeft aangetoond dat vrijwel elk van hen in een baan om ten minste één planeet draait. Wat meer is, men denkt dat ongeveer 22 procent van deze sterren worden omcirkeld door een rotsachtige planeet ter grootte van de aarde in de bewoonbare zone. Het aantal sterren in onze buurt - binnen het bereik van onze volgende generatie telescopen - betekent dat we veel van de komende decennia moeten kunnen zien en de atmosfeer ervan kunnen analyseren.

er is één onbekende variabele: hoe vatbaar is het leven voor vorming

Daarna is er echter één grote onbekende variabele: hoe vatbaar het leven is voor vorming. Het duurde ongeveer een miljard jaar na de vorming van de aarde voordat het leven zich voor het eerst ontwikkelde, maar daarna vulde het elke nis en spleet op het oppervlak van deze planeet met opmerkelijke snelheid. 'We weten dat het leven zich heel goed aan allerlei omstandigheden aanpast', zegt Kaltenegger. 'De vraag is of er heel specifieke voorwaarden voor nodig zijn om te starten.'

Er is ook een voorbehoud om te overwegen: zelfs als we een kandidaat-planeet zouden zien met wat leek op een biosignatuur, zou het buitengewoon moeilijk zijn om zeker te weten dat deze het gevolg was van leven - beide omdat we echt niet veel weten over exoplaneetgeologieën en omdat buitenaardse levensvormen enorm kunnen verschillen van elk leven dat we ooit op aarde hebben gezien.

En zelfs als we een duidelijke biosignatuur zouden zien, zouden we niet weten wat voor soort levensvorm het heeft voortgebracht. Het lijkt zeer waarschijnlijk dat het een microbe zou zijn (voor ongeveer de helft van de geschiedenis van de aarde waren tenslotte de enige levensvormen eencellige organismen), maar het zou iets complexers kunnen zijn en we zouden het echt niet weten.

Zullen we dan echt buitenaardse wezens vinden? Seager, Kaltenegger en andere wetenschappers die bij de zoektocht betrokken zijn, zijn hoopvol.

'Ik geloof dat we tijdens ons leven kinderen naar een donkere hemel kunnen brengen, naar een ster kunnen wijzen en zeggen: 'die ster heeft een planeet met tekenen van leven in zijn atmosfeer', zei Seager tijdens een recente TEDx Talk , hieronder, over haar onderzoek.