Gemethyleerde gassen kunnen een ondubbelzinnige indicator zijn van buitenaards leven

SEATTLE — Buitenaardse jagers opgelet: als je leven op verre planeten wilt vinden, zoek dan naar tekenen van giftige chemische opruiming.

Gassen die organismen produceren als ze hun omgeving opruimen zou duidelijke tekenen van leven kunnen geven op planeten die rond andere sterren draaien, kondigden onderzoekers op 9 januari aan tijdens de bijeenkomst van de American Astronomical Society. Het enige wat we hoeven te doen om hints van buitenaards leven te vinden, is zoeken naar die gassen in de atmosfeer van die exoplaneten, in beelden afkomstig van de James Webb Space Telescope of andere observatoria die binnenkort online kunnen komen.

Behoudens een interstellaire radio-uitzending, is de chemie van een afgelegen planeet een van de meer veelbelovende manieren waarop onderzoekers buitenaards leven kunnen detecteren. Op aarde produceert het leven veel chemicaliën die de atmosfeer veranderen: planten produceren bijvoorbeeld zuurstof en een groot aantal dieren en planten stoten methaan uit. Leven elders in de melkweg zou hetzelfde kunnen doen, een chemische signatuur achterlaten die mensen van ver kunnen detecteren (SN: 30-09-21).

Maar veel van de levensgassen komen ook vrij in processen die helemaal niets met leven te maken hebben. Hun detectie zou kunnen leiden tot de verkeerde indruk van een levende planeet in een ver zonnestelsel, terwijl het eigenlijk gewoon een steriele rots is.

Ten minste één type verbinding dat sommige organismen produceren om zichzelf te beschermen tegen giftige elementen, kan echter ondubbelzinnige indicaties van leven geven.

De levensbevestigende verbindingen worden gemethyleerde gassen genoemd. Microben, schimmels, algen en planten behoren tot de terrestrische organismen die de chemicaliën creëren door koolstof- en waterstofatomen te koppelen aan giftige materialen zoals chloor of broom. De resulterende verbindingen verdampen en vegen de dodelijke elementen weg.

Het feit dat levende wezens bijna altijd een hand hebben bij het maken van gemethyleerde gassen, betekent dat de aanwezigheid van de verbindingen in de atmosfeer van een planeet een sterk teken van leven zou zijn, zei planetaire astrobioloog Michaela Leung van de University of California, Riverside tijdens de bijeenkomst .

Hetzelfde geldt niet voor zuurstof en methaan. Vooral zuurstof kan zich ophopen wanneer een hete ster de oceanen van een planeet verwarmt. ‘Je hebt een stoomatmosfeer en de [ultraviolet] straling van de ster splitst het water op” in zijn samenstellende delen, zuurstof en waterstof, zegt Leung. Waterstof is licht, dus veel ervan gaat verloren in de ruimte op kleine planeten. “Wat je nog hebt, is al deze zuurstof”, wat volgens haar leidt tot “echt overtuigende zuurstofsignalen in dit proces waar op geen enkel moment leven bij betrokken was.”

Evenzo, terwijl levende organismen methaan in overvloed produceren, doen levenloze geologische fenomenen zoals vulkanen dat ook.

Bij de concentraties van gemethyleerde gassen die typerend zijn voor de aarde, zullen deze gassen moeilijk te zien zijn in de atmosfeer van verre planeten, zelfs met een instrument zo krachtig als de Webb-telescoop (SN: 20-12-22). Maar Leung heeft reden om aan te nemen dat er planeten zijn waar de hoeveelheid gas duizenden malen groter is dan die van de aarde.

“De meest productieve omgevingen [for releasing methylated gases] die we hier op aarde zien,’ zegt ze, ‘zijn dingen als estuaria en wetlands.’ Een waterige planeet met veel kleine continenten en dienovereenkomstig meer kustlijn zou bijvoorbeeld vol kunnen zitten met organismen die giftige chemicaliën opruimen met gemethyleerde gassen.

Een van de voordelen van het zoeken naar de verbindingen als een teken van leven is dat het niet vereist dat het leven lijkt op wat we op onze planeet hebben. “Misschien is het niet op DNA gebaseerd, misschien is er een andere vreemde chemie aan de gang”, zegt Leung. Maar door aan te nemen dat chloor en broom in het algemeen waarschijnlijk giftig zijn, bieden gemethyleerde gassen wat Leung een agnostische biosignatuur noemt, die ons kan vertellen dat er iets leeft op een planeet, zelfs als het ons volkomen vreemd is.

“Hoe meer tekenen van leven we kennen om naar te zoeken, hoe groter de kans dat we leven herkennen als we het tegenkomen”, zegt Vikki Meadows, een astrobioloog aan de Universiteit van Washington in Seattle die niet betrokken was bij het onderzoek. “Het helpt ons ook te begrijpen wat voor soort telescopen we moeten bouwen, waar we naar moeten zoeken en wat de instrumentvereisten moeten zijn. Michaela’s werk is daarom erg belangrijk.”