Als op Enceladus op dit moment een microbe heen en weer zit te wiebelen, kunnen we ‘m met deze nieuwe aanpak wellicht vinden.

De laatste keer dat we expliciet naar buitenaards leven – oftewel echt levende organismen op andere werelden – hebben gezocht, was in de jaren zeventig, ten tijde van het Viking-programma. De afgelopen decennia is de focus wat verschoven. En nu zoeken we niet naar buitenaards leven, maar naar water (één van de belangrijkste vereisten voor het leven zoals wij dat kennen). En het moet worden toegegeven: met die nieuwe aanpak hebben we al heel wat werelden geïdentificeerd waarop water (en dus mogelijk leven) te vinden is.

Leven vinden en identificeren
Eén van die werelden is Enceladus, een maan van Saturnus. De maan is bedekt met een dik pak ijs. Maar onder dat ijs zou een wereldwijde oceaan huizen waarin het wellicht heel prettig is voor microben. Een volgende stap is natuurlijk: zoeken naar dat vermeende microbiële leven op Enceladus. Maar ja, hoe doe je dat als je als wetenschapper op een planeet zit die een slordige 1270 miljoen kilometer van Enceladus verwijderd zit? “Het is lastiger om onderscheid te maken tussen een microbe en een stofdeeltje dan je denkt,” merkt onderzoeker Jay Nadeau op.

Geisers
Daar komt nog eens bij dat het vermeende microbiële leven op Enceladus zich schuilhoudt in een oceaan die weer verstopt zit onder een dik pak ijs. Maar we hebben geluk: in 2005 ontdekte Cassini enorme geisers op Enceladus die waterdeeltjes – hoogstwaarschijnlijk afkomstig uit die oceaan – door scheuren in het dikke pak ijs, de lucht in slingert. In theorie kunnen we dan ook een ruimtesonde naar Enceladus sturen en dwars door die waterpluimen laten vliegen. De sonde kan dan wat van dat water – dat wellicht microben bevat – verzamelen. Maar er is één probleempje: het is heel lastig om microben in water te identificeren. “Het lastigste met bacteriën is dat ze niet veel cellulaire kenmerken hebben,” vertelt Nadeau. Bacteriën hebben vaak de vorm van een vlekje en zijn altijd heel klein (hun diameter is kleiner dan die van een menselijke haar). “Soms is het heel lastig om onderscheid te maken tussen hen (de bacteriën) en zandkorreltjes.”

Beweging
En dus zitten we met een probleem. We hebben leefbare werelden geïdentificeerd. En we hebben de technologie om nabij die leefbare werelden op zoek te gaan naar microbieel leven. Maar we weten nog niet goed hoe we die microben – als we ze gaan vinden – kunnen identificeren en moeten voorkomen dat we een zandkorrel ten onrechte voor een microbe aanzien. Maar Nadeau denkt nu een oplossing te hebben voor dat probleem. Zij stelt voor om te kijken naar een heel algemeen kenmerk van levende organismen: beweging. “Als je een E. coli (bacterie, red.) ziet, weet je dat deze leeft – en dus geen zandkorrel is – door de manier waarop deze beweegt,” stelt Nadeau. Maar ook dat is nog niet zo eenvoudig. “Je moet onderscheid zien te maken tussen browniaanse beweging – de willekeurige beweging van materie – en de bedoelde door levende organismen zelf aangestuurde beweging.”

Digitale holografische microscopie
En hoe kunnen we dat doen? Nadeau kijkt daartoe naar de digitale holografische microscopie. Hierbij wordt een object verlicht door een laser. Een deel van het laserlicht wordt door het object weerkaatst en door een detector opgevangen. Dat opgevangen licht bevat informatie. Zo kun je bijvoorbeeld te weten komen hoever het licht gereisd heeft alvorens het weer werd opgevangen en kan de intensiteit van het weerkaatste licht worden vastgesteld. Met die informatie kan een computer een 3D-beeld van het object maken: een beeld dat beweging in alledrie de dimensies kan verraden. “Digitale holografische microscopie stelt je in staat om zelfs de kleinste bewegingen te zien en monitoren,” stelt Nadeau.

Duizend cellen per millimeter volume: dat lijkt misschien heel veel, maar het is bar weinig. De bevolkingsdichtheid op de meest extreme plekken op aarde – zoals in meren, gelegen onder gletsjers – is zo’n 1000 cellen per millimeter. Ter vergelijking: in de open oceaan vinden we per milliliter ongeveer 10.000 cellen. En een gemiddelde vijver herbergt zelfs 1-10 miljoen cellen per milliliter.

Groenland
Klinkt als een goed plan. Maar werkt het ook echt? Nadeau nam de proef op de som. Ze verzamelde wat water op Groenland. In dit water wonen – weliswaar heel weinig – bacteriën. Vervolgens liet ze de digitale holografische microscopie op het water los. Ze bleek zo in staat te zijn om organismen met een bevolkingsdichtheid van slechts 1000 cellen per millimeter volume te identificeren. Dat de aanpak in staat is om leven dat zo zeldzaam is (zie kader) te identificeren is opmerkelijk. Een bijkomend voordeel is dat het systeem heel snel werkt (het kan ongeveer 1 milliliter per uur analyseren). Bovendien heeft het systeem zelf vrij weinig bewegende delen (waardoor de kans dat er iets kapotgaat, klein is). Al met al is het systeem daarmee ideaal voor de astrobiologie, aldus Nadeau.

Binnenkort hoopt Nadeau het systeem nogmaals te testen. Dit keer met water afkomstig van onder meer Antarctica. De bacteriën op Enceladus zijn gewaarschuwd: we komen eraan en we gaan jullie vinden. Misschien wel met behulp van een kekke hologram.