Gluren in de buitenaardse ionosfeer.
De afgelopen jaren zijn er duizenden exoplaneten ontdekt en aardig wat van die planeten lijken geschikt voor leven (zoals wij dat kennen). Maar herbergen ze het ook? Dat is natuurlijk de grote vraag. Op dit moment proberen onderzoekers deze te beantwoorden door te zoeken naar een cruciaal element voor leven (zoals wij dat kennen): water. Maar er is een betere aanpak, zo stellen Amerikaanse onderzoekers in het blad Nature Astronomy. Ze stellen voor om de focus te verleggen naar de ionosfeer van exoplaneten. Dat is het dunne, bovenste laagje van de atmosfeer en het kan prima verraden of er ver daaronder, op het oppervlak van de planeet, leven is.
O+
Het idee ontstond toen onderzoeker Michael Mendillo de ionosferen van planeten in het zonnestelsel vergeleken. Het is al jaren bekend dat er grote verschillen zijn tussen de ionosferen en dat met name die van de aarde zich sterk onderscheidt: in de meeste ionosferen zijn gecompliceerde, geladen moleculen te vinden die voortkomen uit koolstofdioxide of waterstof, maar die van de aarde is vrij simpel en voornamelijk gevuld met een specifiek type zuurstof: O+. “Ik begon te denken, waarom is onze ionosfeer zo anders dan die van de andere zes (Mercurius heeft geen atmosfeer, red.),” vertelt Mendillo. Zijn onderzoeksteam zocht het uit en ontdekte dat het alles te maken heeft met de aanwezigheid van groene planten en algen op aarde.
De rol van planten
De meeste planeten in ons zonnestelsel hebben wel wat zuurstof in hun lagere atmosfeer zitten, maar de aarde heeft er heel veel van. Dat komt doordat veel organismen op het oppervlak al heel lang (zo’n 3,8 miljard jaar) aan fotosynthese doen en licht, water en CO2 omzetten in zuurstof. “Verwijder alle planten op aarde en de zuurstof in onze atmosfeer zal in een paar duizend jaar verdwijnen,” vertelt onderzoeker Paul Withers. De zuurstof die al deze planten produceren, blijft echter niet nabij het oppervlak hangen; overtallige zuurstofmoleculen stijgen in de vorm van O2 op. Wanneer het op zo’n 150 kilometer hoogte komt, wordt het door UV-licht uiteengerukt en blijven enkele zuurstofatomen over. Die stijgen verder op, de ionosfeer in, waar nog meer UV- en röntgenstraling van de zon leidt tot een overvloed aan O+.
Biomarker
En die overvloed aan O+ is dus een direct gevolg van leven op onze planeet en is daarmee een prima biomarker. Een biomarker is eigenlijk niets anders dan een molecuul dat wijst op de aanwezigheid van leven. Veel van de biomarkers die nu gebruikt worden – zoals de aanwezigheid van water – suggereren alleen dat er leven mogelijk is. Maar de ionosfeer kan ons veel meer vertellen, benadrukt Mendillo. “Waarom komen we niet met een maatstaf waarbij de ionosfeer de biomarker is, niet alleen van mogelijk, maar van daadwerkelijk leven?”
Minder aannames
De nieuwe aanpak kan de zoektocht naar buitenaards leven volgens Mendillo een impuls geven, doordat we minder aannames hoeven te doen over wat buitenaards leven nodig heeft. Op dit moment richt de zoektocht zich voornamelijk op planeten die rond M-klasse sterren cirkelen en zich in de leefbare zone bevinden (en dus in theorie water kunnen herbergen). Dat is logisch, want het leven zoals wij dat kennen, kan niet zonder water. Maar onduidelijk is nog hoeveel water een planeet nodig heeft om leven te kunne herbergen. “Als we alleen de Middellandse Zee hadden gehad, zou dat dan genoeg zijn geweest? Hebben we de Stille Oceaan nodig, maar de Atlantische Oceaan niet? Als je kijkt naar de ionosfeer hoef je dat niet te weten.”
Er moeten wel twee belangrijke kanttekeningen bij het voorstel van Mendillo en collega’s geplaatst worden. Zo gaan ze ervan uit dat het leven op andere planeten in grove lijnen werkt zoals het leven op aarde (en dus aan fotosynthese doet). Daarnaast hebben we op dit moment de instrumenten niet om een ionosfeer op een exoplaneet te detecteren. Maar dat laatste is een kwestie van tijd, zo denken de onderzoekers.
