Exoplaneten en buitenaards leven - deel 1

Als we naar het heelal kijken, stellen we vast dat het, hoever we ook kunnen kijken, bezaaid is met honderden miljarden melkwegstelsels, die elk op hun beurt nog eens samengesteld zijn uit honderden miljarden sterren. Het overstijgt ons.

Rond één van die sterren uit één van die melkwegstelsels, namelijk onze Zon, stelt men vast dat er zich planeten bevinden, en dat er op één van die planeten, de Aarde, ooit intelligent leven is ontstaan. Is in dit onvoorstelbaar grote universum de levende planeet Aarde een unicum?

De vraagstelling en de zoektocht naar ander leven in het heelal ligt dus voor de hand. En die vraagstelling is zeker niet nieuw. Het is een vraag die even oud is als de mensheid zelf. 

Aangezien wij op een planeet geboren zijn, ligt het voor de hand om op zoek te gaan naar planeten die zich rond andere sterren bevinden. Bestaan er dergelijke zogenoemde exoplaneten? En bestaan er misschien exoplaneten waar ook leven aanwezig is? En is dit leven ook in staat om na te denken en zich dezelfde vragen te stellen als wij?

Een groot probleem in die zoektocht naar exoplaneten is het feit dat wij deze objecten zeer moeilijk rechtstreeks kunnen waarnemen. Ook de mogelijkheden om ze op een of andere indirecte manier waar te nemen zijn nog niet zo lang beschikbaar. Dit onderzoeksdomein is in volle ontwikkeling.

 

Zoeken naar ander leven: geen nieuw probleem  

Zoeken naar leven op andere plaatsen in het heelal is voor de mensen steeds een passie geweest. Reeds in de Oudheid was de zoektocht naar ander leven nooit ver weg. Zo zouden Griekse geleerden als Thales van Milete en zijn leerling Anaximander het bestaan van leven op andere plaatsen voor mogelijk hebben geacht. Wat zij daaronder verstonden zal wel een open vraag blijven, maar dat zij zich dergelijke vragen stelden, is in de grond niet zo verwonderlijk. Zoals in tal van oude culturen vereerden ook de Grieken vele goden. En al woonden die goden ergens anders, toch manifesteerden ze zich regelmatig op Aarde. Soms onttrokken ze om een of andere reden zelfs mensen aan hun aardse leven om aan de hemel bij de goden te worden geplaatst. Zo verging het, volgens de Griekse mythologie althans, ook de zeven zusters uit het sterrenbeeld de Plejaden die door de oppergod Zeus aan de hemel werden geplaatst omdat één ervan, de mooie Merope, ooit een relatie had aangegaan met een sterveling.

Toen Ptolemaeus de Aarde in het centrum van het Heelal plaatste, werd spreken over leven op andere plaatsen in het heelal natuurlijk moeilijker. Hoe zou er immers leven kunnen zijn op andere plaatsen in het Heelal als de Aarde in het centrum ervan ligt? Maar na de Copernicaanse revolutie en de ontdekking van de telescoop aan het begin van de zeventiende eeuw waren vragen over buitenaards leven weer aan de orde. De Zon had immers haar ware centrale plaats gekregen, en de Aarde was herleid tot een doodgewone planeet. Waarom zou God in zijn almacht dan ook niet op andere plaatsen leven hebben geschapen? Spraakmakende voorbeelden van dergelijke redeneringen waren Etienne Tempier ( … -1279), de bisschop van Parijs en de Duitse kardinaal Nicolaas de Cusa (1401-1464), tevens wetenschapper en sterrenkundige. Zij achtten leven op andere plaatsen heel goed mogelijk.

Voor de Dominicaanse monnik Giordano Bruno (1548-1600) liep het helaas minder goed af. In zijn boek De l'Infinito Universo e Mondi beweerde hij dat er ontelbare planeten bestonden, en dat God dus ook daar leven had kunnen scheppen. Deze bewering samen met nog enkele andere controversiële leerstellingen leidden hem in 1600 naar de brandstapel in Rome.

Maar ook later nog worstelden veel grote wetenschappers met de gedachte van leven op andere plaatsen in het heelal. Zo dacht Johannes Kepler (1571-1630) dat het niet uitgesloten was dat onze Maan misschien bevolkt was door primitieve mensachtige wezens met een beperkte intelligentie. Volgens sommigen zou dit zelfs één van de redenen zijn waarom zijn moeder, Katharina Kepler, in 1616 tijdens een protestantse heksenvervolging beschuldigd werd van hekserij en tot veertien maanden gevangenisstraf werd veroordeeld. Ook Christiaan Huygens (1629-1695) had het in zijn boek Kosmotheoros over leven op andere plaatsen, en de grote wiskundige Carl Friedrich Gauss (1777-1855) stelde van zijn kant zelfs voor om in de Siberische wouden grote meetkundige figuren te tekenen om de aandacht te trekken van Marsbewoners en om hen duidelijk te maken dat er op Aarde intelligent leven aanwezig was.

De Italiaanse Jezuïet Pietro Angelo Secchi  (1818-1878) was gefascineerd door de planeet Mars. Hij was in zijn tijd niet de eerste de beste. Gedurende 28 jaar was hij directeur van de Pauselijke Sterrenwachten, en nu nog wordt hij beschouwd als één van de grondleggers van het gebruik van de spectroscopie in de astronomie. In zijn beschrijving van de planeet Mars gebruikt Secchi voor het eerst de term canali voor de vermeende rechte lijnen die men op Mars dacht waar te nemen.

Secchi's idee van 'canali' werd later door Giovanni Schiaparelli (1835-1910) en door Percival Lowell (1855-1916) overgenomen. Beide waren ervan overtuigd dat er op Mars kanalen waren, aangelegd door een ontwikkelde beschaving. Lowell was een rijke Amerikaan die op eigen kosten een observatorium had laten bouwen in Arizona, het huidige Lowell Observatory. Hij heeft er zelf uitgebreide waarnemingen verricht van de planeet Mars. Hieronder staat een afdruk van één van zijn tekeningen van het Marsoppervlak zoals hij het meende te zien. Inmiddels is gebleken dat die Marskanalen gewoon een gevolg waren van een optisch gezichtsbedrog.

 

Copyright: Public Domain via Wikipedia

 

In 1967 viel er andermaal intrigerend nieuws te rapen over buitenaards leven. De Noord-Ierse studente Jocelyn Bell (°1943) deed toen een zeer intrigerende ontdekking. Ze had een ster waargenomen die zeer regelmatig, om de 1,3 seconden, elektromagnetische pulsen uitzond. De hypothese dat deze regelmatige pulsen afkomstig zouden kunnen zijn van buitenaards leven werd in het begin niet uitgesloten, en de ster werd dan ook LGM-1 genoemd. LGM staat voor Little Green Men. Maar toen enkele maanden later nog andere sterren ontdekt werden die op dezelfde manier pulseerden, werd deze hypothese zeer vlug verworpen. Deze signalen bleken gewoon afkomstig te zijn van snel roterende sterren, de zogenaamde pulsars. Van buitenaards leven was er dus geen sprake.

Van nog recentere datum is een onverklaarbaar radiosignaal dat door Jerry Ehman op 15 augustus 1977 aan de Ohio State University werd waargenomen. Het signaal, dat 72 seconden duurde, droeg tekens van een potentiële buitenaardse oorsprong. Het werd nooit eerder gedetecteerd; het werd ook nadien niet meer waargenomen. Ehman was zo verwonderd door het ontvangen signaal dat hij in de marge van de outprint in rode grote letters het woord WOW neerschreef, gevolgd door een uitroepteken. Het ontvangen signaal werd dan ook bekend als het WOW-signaal. Lange jaren bleef de oorsprong van dit intrigerende signaal een raadsel. Was het een of andere boodschap? Pas in 2017 dacht men een antwoord te hebben gevonden. Het signaal zou afkomstig zijn van een komeet die op 15 augustus 1977 langs de Aarde voorbij kwam en zich op dat moment precies in de richting bevond van waaruit het raadselachtige signaal werd opgevangen. Deze komeet, met een periodiciteit van zeven jaar, werd opnieuw waargenomen en gelijkaardige, zij het zeer verzwakte, signalen werden ontvangen.

 

Kijk hier voor de bijhorende afbeelding.

Copyright: Big Ear Radio Observatory and North American AstroPhysical Observatory (NAAPO)

 

De zoektocht naar buitenaardse beschavingen was in de loop van de geschiedenis dus nooit ver weg. Helaas werd tot nu toe geen enkel spectaculair en onweerlegbaar resultaat geboekt.

 

Buitenaards leven ontdekken is niet zo evident.

Of men nu al dan niet overtuigd is dat er op andere plaatsen in het universum buitenaardse intelligentie aanwezig is, beide ideeën zijn voor ons even onthutsend. Zo wij alleen zijn in dit onmetelijk grote universum, kan ons dat misschien een beangstigend gevoel geven. Als we niet alleen zijn, kan dat even beangstigend zijn.

Op dit ogenblik ontbreekt elk bewijs van intelligent buitenaards leven, maar er is evenmin bewijs dat er buiten ons zonnestelsel geen ander leven is. Als men denkt aan het aantal sterrenstelsels in het universum, en als men daarbij denkt aan het aantal sterren en planeten dat zich in elk van die sterrenstelsels bevindt, kan men terecht denken dat er nog ander leven moet bestaan. Maar die buitenaardse beschavingen - zo ze bestaan - opsporen, is alles behalve evident. Het bestaan van buitenaards intelligent leven blijft vooralsnog vooral een interessante hypothese.

Enrico Fermi (1901-1954), de Italiaans-Amerikaanse kerngeleerde, vooral bekend voor zijn rol in de ontwikkeling van de eerste kernreactor, hield er een zeer eigen visie op na om te wijzen op de kleine kans die er is om eventueel met ander intelligent leven in contact te komen. Hij wees niet alleen op het ontstaan van leven op andere plaatsen in het heelal, maar wees vooral op de vele toevallige factoren die meespelen bij de evolutie van dit leven. Als vergelijking wees hij op het primitief leven dat op Aarde ontstaan is en er meer dan drie miljard jaar over gedaan heeft om te evolueren naar het intelligent leven zoals wij het hier vandaag kennen. Tal van toevallige factoren kunnen de evolutie verstoren. Dit was op Aarde onder andere het geval toen 66 miljoen jaar geleden een asteroïde van ruim tien kilometer groot insloeg in wat nu het Yucatan schiereiland is en als gevolg had dat onder andere de dinosauriërs uitgeroeid werden. Wat voor die grote wezens een fatale gebeurtenis was, betekende voor de kleinere zoogdieren het begin van een ongekend bloeiperiode, met ook het ontstaan van de mensachtigen.

Gelijkaardige ingrijpende fenomenen zullen zich ook wellicht voordoen op exoplaneten waar leven zou kunnen ontstaan. Het is eveneens allesbehalve zeker dat, eenmaal leven ontstaan is op een planeet, de evolutie en ontwikkeling ervan eenzelfde parallelle weg zou volgen als hier op Aarde. Fermi vroeg zich dan sceptisch af waarom geen enkele beschaving ooit geprobeerd heeft om met ons in contact te treden. “ Waar is iedereen?” vroeg hij zich af. Het reusachtige aantal sterren lijkt zeker een aanwijzing te zijn voor het bestaan van buitenaards leven. Maar al is er een grote statistische waarschijnlijkheid van het bestaan van dergelijk buitenaards leven, waarom is er dan geen enkel bewijs gevonden van hun bestaan?

Waarschijnlijk geloofde Fermi zelf niet in buitenaardse intelligentie. Zijn theorie wordt de Fermiparadox genoemd. Waar hij zeker een punt scoort is dat het opsporen van intelligent leven dat kan communiceren met andere beschavingen uiteraard veel verder gaat dan zoeken naar primitieve vormen van leven. Vooraleer homo sapiens op Aarde verscheen, ging er een lang en zeer complex proces aan vooraf. Microscopisch leven in zijn meest primitieve vorm is hier op Aarde ongeveer 3,8 miljard jaar geleden ontstaan. Dit primitief leven, waarvan wij een product in de evolutie zijn, is dus vrij vlug ontstaan, want de Aarde zelf is zowat 4,6 miljard jaar oud.

Het valt zeker niet uit te sluiten dat er nog andere vormen van microscopisch leven kunnen bestaan in ons zonnestelsel. Het is onder andere daarom dat de ruimtesondes Pioneer 10 en 11 en Voyager 1 en 2, vooraleer in de jaren 1970-1980 hun lange tocht naar het grote heelal aan te vatten, eerst andere plaatsen bezocht hebben in ons eigen zonnestelsel, plaatsen waarvan men denkt dat de natuurlijke omgeving de aanwezigheid van een of andere vorm van leven niet uitsluit. Het is de reden waarom de manen Titan en Encelaus van de planeet Saturnus en de maan Europa van Jupiter aandachtig werden en worden bestudeerd.

Het zoeken naar ander leven stelt vorsers ook voor grote praktische problemen. Hoe moet men de enorm grote afstanden overbruggen? Een schamel lichtjaar bedraagt reeds 10.000 miljard kilometer. Om deze afstand af te leggen heeft een boodschap die met de lichtsnelheid wordt verstuurd al een jaar van doen om haar bestemming te bereiken. Mocht een beschaving ons waarnemen vanop een afstand van duizend lichtjaar, zouden zij ons zien zoals het hier in de Middeleeuwen aan toe ging. Dus niet de beschaving zoals wij die vandaag kennen. Het omgekeerde is evenzeer waar. Mochten wij een boodschap doorsturen naar een buitenaardse beschaving, hoe zal die er uitzien op het ogenblik dat zij die boodschap opvangen? Met andere woorden: hoe kan men communiceren met beschavingen die van kortere duur zijn dan de tijd die nodig is om een bepaalde boodschap over te maken?

Daarbij kan niemand weten of buitenaardse beschavingen op ons zouden gelijken. Het is waarschijnlijk dat het primitieve leven op andere plaatsen in het heelal zich tot andere complexe biologische entiteiten heeft ontwikkeld. Op Aarde is leven ontstaan en geëvolueerd op basis van koolstof. Rond koolstof ontstonden in de loop der jaren complexe moleculen die na miljarden jaren geleid hebben tot intelligent leven. Maar is dit ook het geval op andere plaatsen in het heelal? Heeft leven zich daar eventueel ontwikkeld rond andere chemische elementen? 

Sommige sceptici vinden dat wetenschappers in deze zoektocht hun fantasie te ver laten gaan. Zijn de enorme bedragen die in die zoektocht geïnvesteerd worden nog verantwoord? Een moeilijke vraag. Maar ook de duizelingwekkende ideeën over parallelle universa, de wereld van de snaren, donkere materie en nog veel andere begrippen werden of worden nu naar voor geschoven zonder pertinente bewijzen dat ze echt bestaan. Ooit waren ook zwarte gaten niet meer dan hypothetische donkere sterren waarvoor geen enkel bewijs voorhanden was dat ze wel degelijk bestaan.

 

De formule van Drake en het SETI-project   

De zoektocht naar ander intelligent leven kwam volop in de belangstelling toen astronoom Frank Drake (°1930) in 1961 zijn formule opstelde waarmee hij de waarschijnlijkheid van buitenaards leven kon berekenen. Frank Drake speelt een vooraanstaande rol in het project SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence), waarbij tal van vooraanstaande wetenschappers bij betrokken zijn.

De formule van Drake  is een formule die niet alleen het aantal exoplaneten wil berekenen in onze Melkweg, maar vooral ook de waarschijnlijkheid van het bestaan van andere buitenaardse beschavingen. Helaas bevat de formule zoveel parameters dat het zeer moeilijk is om er concrete resultaten mee te bekomen. Er zijn dan ook wetenschappers die ze weinig bruikbaar vinden en naar andere formules op zoek zijn. 

De formule die Drake opstelde ziet er als volgt uit:

 

Copyright: University of Rochester @ NASA

 

De gebruikte parameters hebben de volgende betekenis:

N  =  het aantal buitenaardse beschavingen in onze Melkweg wiens elektromagnetische emissies detecteerbaar zijn

R  =  het gemiddeld aantal sterren dat per jaar in ons melkwegstelsel wordt gevormd

f_p  =  de fractie van die sterren met planeten

n_e  =  het gemiddeld aantal planeten die in staat zijn om leven voort te brengen

f_l  =  de fractie van die planeten waar zich effectief leven ontwikkelt

f_i  =  de fractie van die planeten waar zich intelligent leven ontwikkelt

f_c  =  de fractie van die planeten waar zich een technologie ontwikkelt die kan communiceren

L  =  de gemiddelde levensduur van communicerende beschavingen vooraleer ze ten onder gaan

 

Al is de praktische waarde van de formule van Drake beperkt, toch is Frank Drake in de twintigste eeuw, samen met Carl Sagan, de grote drijfkracht geweest om de zoektocht naar buitenaardse beschavingen op gang te trekken.

Beiden waren begin van de jaren 1970 reeds geboeid door het probleem. Ze koesterden grootse plannen om op een systematische wijze in andere zonnestelsels te zoeken naar beschavingen die binnen een afstand zouden liggen die het mogelijk zou maken om er onder een of andere vorm contact mee te leggen. Reeds in de jaren 1960 richtten ze hun telescoop op een ster, tau Ceti, die slechts  11 lichtjaar van ons verwijderd is. Al waren de resultaten negatief, toch vormden ze het begin van een bredere en meer georganiseerde zoektocht naar buitenaards leven. De radiotelescoop van Arecibo in Puerto Rico, lange tijd de grootste radiotelescoop ter wereld, heeft in de beginfase van deze zoektocht, een zeer belangrijke plaats bekleed.

 

Kijk hier voor de bijhorende afbeelding.

Copyright: Mario Roberto Durán Ortiz @ Wikipedia

 

Maar Blake en Sagan wilden meer. Ze zetten een ambitieus project op, het eerder genoemde SETI-project. Het project groepeert wetenschappelijke initiatieven die als doel hebben de aanwezigheid van buitenaardse beschavingen op te sporen in andere zonnestelsels van onze Melkweg. Men vertrekt dus van de hypothese dat er, niet te ver van ons verwijderd, andere beschavingen moeten zijn die met ons in contact willen treden via elektromagnetische signalen.  

Bij gebrek aan voldoende fondsen zou het project pas in 2000 echt van start gaan. Ondertussen is het uitgegroeid tot een toonaangevend instituut voor de speurtocht naar leven buiten ons zonnestelsel.   

 

Wordt vervolgd.

Tekst: Emile Beyens, 24 augustus 2019