De telescoop onthult hoe we mogelijk ook sporen van leven op andere planeten kunnen gaan vinden.

In januari 2019 vond er een maansverduistering plaats. Doordat de aarde tussen de maan en de zon instond, viel er even geen direct zonlicht op de maan. Dat wil niet zeggen dat de maan helemaal donker was; zonlicht dat eerst door buitenste regionen van de atmosfeer van onze aarde was gesijpeld, wist nog steeds zijn weg naar de maan te vinden. En wetenschappers hebben dat licht nu met behulp van ruimtetelescoop Hubble uitgeplozen. En zo sterke aanwijzingen gevonden dat de aarde leven herbergt.

Belang van het onderzoek
Niet direct groot nieuws, zo zou je denken. Maar dat is het in zekere zin toch wel. Want experimenten zoals deze maken de weg vrij voor toekomstige studies waarin veel krachtigere telescopen, op jacht naar buitenaards leven, aardachtige planeten in andere stelsels onder de loep gaan nemen. “Eén van NASA’s belangrijke doelen is het identificeren van planeten die leven kunnen herbergen,” zo vertelt onderzoeker Allison Youngblood. “Maar hoe weet je nu of een planeet bewoond of onbewoond is? Hoe zou (een bewoonde planeet, red.) er uitzien als we deze met onze huidige technieken om de atmosfeer van planeten te karakteriseren, bestuderen?” Om dat te achterhalen, zetten Youngblood en collega’s Hubble in om de enige bewoonde planeet die we kennen, onder de loep te nemen.


Ozon
In de atmosfeer van de aarde zijn tal van chemische stoffen te vinden. En deze drukken hun stempel op het zonlicht dat door de atmosfeer sijpelt, bijvoorbeeld doordat zij het zonlicht op bepaalde golflengten absorberen. Door het door de atmosfeer van een planeet heen gesijpelde zonlicht te bestuderen, kunnen onderzoekers dan ook conclusies trekken over welke chemische stoffen er in een atmosfeer aanwezig zijn. In dit geval bestudeerde Hubble op ultraviolette golflengten het zonlicht dat eerst door de rand van onze atmosfeer sijpelde en door de maan weer in de richting van de telescoop werd gereflecteerd. In het zonlicht vond Hubble een sterke aanwijzing voor de aanwezigheid van ozon: een chemische stof die ultraviolet licht heel sterk absorbeert.

Het is niet voor het eerst dat onderzoekers de maan gebruiken om ozon in de aardse atmosfeer te detecteren. Eerder werden tijdens maansverduisteringen al op de aarde gevestigde telescopen ingezet om dat te doen. En met succes. Maar het signaal dat ozon in het door Hubble opgevangen zonlicht achterlaat, is veel krachtiger dan het signaal dat de op aarde gevestigde telescopen waarnamen. Dat komt doordat Hubble – gevestigd in de ruimte – tijdens de observaties geen hinder ondervindt van andere chemische stoffen die in de aardse atmosfeer aanwezig zijn.

Biosignatuur
Dat het Hubble gelukt is om zo’n krachtig spoor van ozon te detecteren, is veelbelovend. Ozon is namelijk een zogenoemde biosignatuur. Een chemische stof die – wanneer we deze in de atmosfeer van een planeet vinden – daadwerkelijk kan wijzen op de aanwezigheid van leven. Zo is de hoge concentratie ozon in de atmosfeer van de aarde te herleiden naar het leven op het oppervlak ervan. “Het vinden van ozon is significant, omdat het een fotochemisch bijproduct is van moleculair zuurstof, dat weer een bijproduct van leven is,” aldus Youngblood. Ozon is dan ook één van de elementen die onderzoekers in de atmosfeer van andere aardachtige planeten hopen te gaan ontdekken.

Meerdere golflengten
Mocht dat lukken, dan is het echter niet direct bewezen dat op zo’n planeet ook leven is. Ozon kan namelijk ook in afwezigheid van leven ontstaan. Om er zeker van te zijn dat een aardachtige planeet met ozon in de atmosfeer leven herbergt, moet je dan ook eigenlijk meerdere biosignaturen detecteren. Het probleem is echter dat verschillende chemische stoffen zonlicht op verschillende golflengten absorberen. Dat betekent dat je in de zoektocht naar leven, het zonlicht dat door de atmosfeer van een aardachtige planeet sijpelt idealiter op meerdere golflengten moet bestuderen.


Ontwikkelingsfase
Tegelijkertijd moet je daarbij ook rekening houden met de ontwikkelingsfase waarin een planeet zich bevindt. Zo wordt aangenomen dat de aarde meer dan 2 miljard jaar geleden maar weinig ozon herbergde. Pas later, toen steeds meer organismen aan fotosynthese gingen doen en zo en passant zuurstof in de atmosfeer pompten, liep de concentratie ozon – dat ontstaat wanneer zuurstof wordt blootgesteld aan ultraviolet zonlicht – op. Hadden aliens onze planeet meer dan 2 miljard jaar geleden gespot en waren zij met vergelijkbare technieken als wij nu hebben, op zoek gegaan naar sporen van leven, dan zou hun kans op succes het grootst zijn geweest als ze daarbij op ultraviolette golflengten hadden gekeken, stelt onderzoeker Giada Arney. “Omdat het signaal van ozon op ultraviolette golflengtes zo krachtig is, zou je verwachten dat je ook kleine hoeveelheden ozon zo zou kunnen detecteren. Ultraviolet kan dan ook weleens de beste golflengte zijn om fotosynthetisch leven op zuurstofarme planeten te detecteren.”

Hoewel Hubble nu met succes een spoor van leven in de aardse atmosfeer heeft gevonden, leent de telescoop zich waarschijnlijk wat minder goed voor het karakteriseren van de atmosfeer van aardachtige exoplaneten. Eerder werd de ruimtetelescoop – die jaren voor de eerste exoplaneet ontdekt werd, al gelanceerd werd – wel al met succes ingezet om de atmosfeer van superaardes en gasreuzen te inspecteren. Maar doordat aardachtige planeten veel kleiner zijn en hun atmosfeer veel dunner is, hebben we daar nog krachtigere telescopen voor nodig. Het goede nieuws is dat deze al volop ontwikkeld worden. Zo hoopt NASA volgend jaar – eindelijk – de James Webb-telescoop te lanceren. De telescoop is uitermate geschikt voor het karakteriseren van de atmosfeer van aardachtige exoplaneten en mede dankzij het werk van Hubble krijgen we nu alvast een beetje een beeld van hoe zo’n atmosfeer eruitziet als een planeet daadwerkelijk leven herbergt.