Is één pixel genoeg om aan te tonen dat er werkelijk buitenaards leven is?

Kun je op een extreem wazig kiekje van de aardbol zien dat hier leven is? Een cruciale vraag in de zoektocht naar buitenaards leven.

De aarde, vanaf de maan gezien net een soort exoplaneet. Beeld NASA

'De meest aardachtige planeten tot nu toe'. Geen kleine woorden, waarmee NASA-wetenschappers deze maand de ontdekking van twee nieuwe verre planeten aankondigden. Kepler-62e en Kepler-62f bevinden zich in de zogeheten bewoonbare zone van hun ster. Het is er niet te warm en niet te koud; vergelijkbaar met de gunstige ligging van de aarde ten opzichte van de zon.

De schattingen lopen uiteen, maar onderzoekers zijn het inmiddels eens dat het in het heelal barst van dergelijke planeten met een kans op leven. De vraag die nu rijst: hoe toon je aan dat er werkelijk leven is? Een robot op en neer sturen naar naburige sterren is geen optie. Alleen al een enkele reis zou duizenden jaren duren.

Telescopen zijn de enige manier om een glimp op te vangen van verre werelden. Probleem is dat die planeten totaal overschreeuwd worden door het licht van hun nabijgelegen ster. Alsof je naar een vliegje kijkt dat rond een vuurtoren cirkelt, en dat vanaf honderden kilometers afstand. De telescoopbeelden van exoplaneten - planeten die cirkelen om een andere ster dan onze zon - zijn daarom extreem wazig. Eén pixel, daar moet je het mee doen.

Is één pixel genoeg om te zeggen of er op die verre planeten bossen, oceanen of regenwolken zijn? Ja, zeggen onderzoekers van onder meer de Universiteit Leiden en de Technische Universiteit Delft. Maar dan moet je wel goed vergelijkingsmateriaal hebben: de aarde zelf.

Ze pleiten voor een nieuw meetinstrument dat vanaf de maan schimmige beelden van de aarde schiet. Het idee: toon eerst maar eens aan dat je op basis daarvan leven op onze eigen planeet kunt spotten. 'Loupe' is de naam van het instrument, dat kleiner is dan een melkpak, en daarom relatief goedkoop moet kunnen meereizen met een toekomstige maanmissie. Een plek aan boord van zo'n missie is nog niet gereserveerd, maar het instrument is al wel in aanbouw aan de Universiteit Leiden.

Een impressie van de nieuw ontdekte planeten Kepler-62 e en f. Beeld ap

Kans
'Er zijn veel serieuze initiatieven om naar de maan te gaan, van landen, maar ook van bedrijven zoals de Google Lunar X Prize', zegt Frans Snik, specialist op het gebied van sterrenkundige instrumentatie aan de Universiteit Leiden. 'We willen daarom nu al aantonen dat deze techniek werkt. Zodra een kans zich aandient om Loupe op de maan te zetten, moeten we er klaar voor zijn.'

Hij werkt samen met Theodora Karalidi - Nederlandse moeder, Griekse vader - die deze week promoveerde op een techniek om regenwolken te herkennen op exoplaneten. Belangrijk in de zoektocht naar buitenaards leven, want water is - in ieder geval op aarde - een absolute voorwaarde voor leven.

Om het felle licht van de ster weg te filteren en het zwakke lichtsignaal van de verre planeet zichtbaar te maken, gebruikt Karalidi een truc die bekend is van polaroidzonnebrillen. Zonlicht is ongepolariseerd: de lichtgolven trillen alle kanten op. Maar wanneer zonnestralen van een planeet afkaatsen, krijgen de lichtgolven een voorkeursrichting.

Onder sommige kijkhoeken blijkt de voorkeursrichting extra sterk als de planeet waterwolken heeft. Het effect is hetzelfde als bij een regenboog, wanneer zonlicht reflecteert in waterdruppels en een heldere band van kleuren vormt. Karalidi toonde aan dat je een exoplaneet met waterwolken kunt herkennen aan zo'n gepolariseerd regenboogsignaal - zelfs als het op de verre planeet licht bewolkt is, en zelfs als de waterwolken zich deels verschuilen onder ijswolken. Tenminste, met haar computersimulaties, die gevoed werden met satellietwaarnemingen van de aarde.

En om eerlijk te zijn: satellietbeelden van de aarde zijn matig vergelijkingsmateriaal om een exoplaneet in kaart te brengen. Zo zien satellieten in een lage baan telkens maar een klein stuk van de aarde van relatief dichtbij. Terwijl telescopen aardachtige exoplaneten vanuit een uitgezoomd perspectief gaan bekijken. De verschillen tussen dag en nacht op de verre planeet, het voorbij glijden van eventuele continenten en wolken, de verschillende kijkhoeken waaronder we de planeet zien terwijl hij om zijn ster draait: al die informatie is samengebald in zwakke signalen van één pixel.

Kepler-62f. Beeld afp

Omweg
Karalidi wil daarom graag dat Loupe een plek krijgt op de maan, om zo naar de aarde te kijken alsof het een exoplaneet is. 'Het klinkt misschien als een rare omweg', zegt haar promotiebegeleider Daphne Stam, planeetonderzoeker bij de TU Delft en nauw betrokken bij de ontwikkeling van Loupe. 'Maar ook ik ben ervan overtuigd dat je eerst vanaf de maan wazige foto's van de aarde moet maken, voordat je een scherper beeld krijgt van wat er op verre planeten gebeurt.'

Het meetinstrument op de maan moet meer inzicht geven in de opbouw van een lichtsignaal van de planeet aarde. Hoe kun je bijvoorbeeld bossen herkennen? Stam: 'Planten en bomen weerkaatsen vooral de groene en infrarode kleuren in het zonlicht. Maar hoe zien die pieken in het lichtspectrum er precies uit als je van veraf kijkt naar een bewolkte aarde? Dat moet je wel weten voordat je bij een exoplaneet kunt zeggen: hé, dat lijken wel bossen!'

Een controle-instrument op de maan, gecombineerd met waarnemingen van nieuwe krachtige telescopen zoals de European Extremely Large Telescope die nu in aanbouw is op Chili; dat is volgens Stam en haar collega's de manier bij uitstek om leven op andere planeten aan te tonen.

Al zullen de waarnemingen zelfs dan een flinke marge van onzekerheid bevatten, simpelweg omdat niemand ter plekke kan kijken of er echt regenbogen en bossen zijn. Stam: 'Van de aarde weten we dat koeien methaan uitstoten. Als je een exoplaneet barstensvol methaan ziet, kun je denken dat daar miljoenen runderen rondlopen. Nu weten we dat methaan ook via andere mechanismen in de atmosfeer kan komen, dus zo'n interpretatiefout zullen we niet snel maken. Maar fouten van dat type - denken dat het op een andere planeet net zo werkt als hier - blijven een valkuil.'

Kepler-22b. Beeld reuters
Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.