www.sron.nl/v-ontstaan-leven

Leven: Is het ontstaan van leven in het heelal onvermijdelijk?  


leven0.jpg Wat weten we niet?
Wat weten we wel?
Hoe zouden we erachter kunnen komen?
Links
 

Wat weten we niet?

Voor zover we weten komt er op één plaats in het heelal leven voor: op onze eigen planeet. We weten niet hoe het ontstaan is en ook niet of het elders in het heelal is ontstaan. Laat staan dat we kunnen zeggen dat het leven in het heelal onvermijdelijk is. Het ontstaan en de ontwikkeling van het leven is een van de grootste vragen uit de natuurwetenschappen. Tegelijkertijd is het ook een terrein van speculatie en geloof, juist omdat er zo weinig harde feiten voorhanden lijken te zijn. Speculaties zijn er des te meer.

Het leven zou op aarde zelf kunnen zijn ontstaan. We kunnen ons moeilijk voorstellen dat in de oersoep spontaan een aantal moleculen een zichzelf reproducerend organisme is gaan vormen. We weten ook niet hoe de genetische code is ontstaan. Sommige wetenschappers menen dat het leven misschien helemaal niet op aarde is ontstaan, maar dat de aarde is ‘ingezaaid’ via sporen die met bijvoorbeeld kometen op de aarde zijn terechtgekomen. Ergens is dat een verplaatsing van het probleem, want waar komt dat leven dan weer vandaan?

Er lopen enkele serieuze en minder serieuze projecten om uit de signalen die vanuit het heelal komen, te speuren naar tekenen van buitenaardse beschavingen. Sommige projecten lopen al heel lang, zoals bij de SETI-organisatie, de Search for Extra Terrestrial Intelligence. Er wordt gezocht naar radiosignalen, maar ook naar optische signalen via (veronderstelde) sterke laserzenders. Het resultaat is nihil. Zoeken we niet goed genoeg? Is intelligent leven dat op kosmische afstanden communiceert zeldzaam? Vernietigen beschavingen zichzelf over het algemeen, en is de kans heel klein dat een beschaving een lang en stabiel bestaan beschoren is? Vragen te over. Maar we weten de antwoorden niet.

   omhoogomlaag

Wat weten we wel?

Om de hoofdvraag van dit venster te kunnen beantwoorden, waarbij het tevens de vraag is wat ruimteonderzoek kan bijdragen aan de oplossing, is het handig een paar zaken rond het leven op aarde op een rij te zetten. Want dat is het enige leven dat we op dit moment kennen. 

Hoe ver zijn we nu gevorderd met de speurtocht naar buitenaards leven? Het planetaire onderzoek, vooral met ruimtemissies naar platen en manen in het zonnestelsel, probeert onder andere antwoord te geven of er elders in ons zonnestelsel leven voorkomt. Al snel is duidelijk dat er geen tweede aarde bestaat in 'ons' zonnestelsel, en nergens zien we organismen groeien of rondlopen. Er wordt wel geprobeerd om de omstandigheden op verschillende plaatsen te onderzoeken en af te wegen wat de kansen zijn dat zich daar primitief leven zou kunnen ophouden. Immers, als de historie van het aardse leven maatgevend zou zijn voor de ontwikkeling van leven elders (wat niet bewezen is), dan is de kans op het aantreffen van primitief leven groter dan het vinden van meer ontwikkeld leven. Belangrijke voorwaarden waar een kandidaat-schuilplaats voor leven aan moet voldoen, zijn de aanwezigheid van water en energiebronnen (zoals warmte, licht en bepaalde chemische stoffen). De belangrijkste kandidaten voor leven elders in het zonnestelsel zijn:

Melkwegstelsel. Sterrenkundig onderzoek buiten het planetenstelsel levert ook in toenemende mate informatie op die helpt om de vraag te beantwoorden of het leven in het heelal onvermijdelijk is. Belangrijke onderzoeksgebieden zijn:

   omhoogomlaag

 

Hoe zouden we erachter kunnen komen?

Zonnestelsel. Voor de zoektocht naar leven in het zonnestelsel is het technisch mogelijk om uiteindelijk onderzoek ter plaatse uit te voeren, of om materiaal van hemellichamen naar aardse laboratoria te brengen. De vooruitzichten voor bemande reizen, naar Mars bijvoorbeeld, zijn echter niet best. Zulke ondernemingen kosten honderden miljarden euro’s en er moeten eerst nog tal van technische problemen worden opgelost voordat een creween redelijke kans heeft om na jaren weer heelhuids thuis te komen. Al jaren wordt verkondigd dat ‘we over dertig jaar op Mars staan’. Er is weinig concreets van te zeggen, behalve dat een bemande Marsmissie in de eerste helft van deze eeuw (erg) onwaarschijnlijk is. Onbemande missies vormen deels een alternatief. Tot nu toe zijn alle aanwijzingen via dergelijke missies verzameld. Helaas zijn ook de vooruitzichten voor ‘robot’missies niet goed vanwege de hoge kosten en de politieke keuzen die worden gemaakt. Een korte vooruitblik:

Melkwegstelsel. Wat het Melkwegstelsel betreft bestaat er hoop dat het zich snel ontwikkelende onderzoek naar exoplaneten ons ook op het spoor zal brengen van buitenaards leven. Met name via spectropolarimetrie (zie het aparte venster Spectropolarimetrie onder de categorie Technologieën) kunnen we misschien iets te weten komen over de samenstelling van de atmosferen van exoplaneten.
Lees meer: de ontdekking van zuurstof in de atmosfeer van exoplanetenAls daar veel zuurstof in zit, naast waterdamp, zou dat een krachtige aanwijzing zijn voor het bestaan van biologische activiteit op die planeet. Verder onderzoek in het infrarood en submillimetergebied zal onze kennis over astrochemie vergroten. We weten dan beter welke complexe moleculen de natuur spontaan maakt, buiten biologische activiteit om, en in welke omstandigheden. Misschien komen we erachter dat de bouwstoffen voor leven als 'bijproduct' worden afgeleverd op jonge planeten, terwijl die ontstaan in de oernevel rond hun ster.

Maar nog steeds levert dat alles geen concreet bewijs op. Het is de vraag of, zonder onderzoek ter plaatse, ooit zal worden vastgesteld dat er elders in het heelal echt leven bestaat. Laat staan dat we zonder zelf te reizen kunnen zeggen of leven vaak voorkomt, of inderdaad onvermijdelijk is. Reizen in het zonnestelsel? Misschien diep in de tweede helft van deze eeuw. Reizen naar de sterren? Zeker niet in deze eeuw. En misschien ook niet in de eeuw daarna.

Links  

Wat weten we niet?
Meer over fossielen: http://www.fossiel.net/informatie/informatie.php
Meer over leven in het heelal : http://www.lifeinuniverse.org/noflash/liu.html
Stephen Hawking over leven in het heelal : http://hawking.org.uk/index.php?option=com_content&view=article&id=65
Meer over het ontstaan van leven op aarde : http://www.biology-online.org/10/1_first_life.htm
Ontstaan van de aarde en leven op aarde : http://mediatheek.thinkquest.nl/~ll125/nl/home_nl.htm

Wat we weten wel?
Meer over leven op Mars en het onderzoek aan Mars : http://en.wikipedia.org/wiki/Life_on_Mars
Meer over mogelijk leven op Europa en Titan : http://www.kennislink.nl/publicaties/eerst-jupiter-dan-saturnus
Meer over mogelijk leven op Enceladus : http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/media/enceladus-f20080326.html
Meer over astrobiologie : http://astrobiology.nasa.gov/ en http://www.astrobiology.net/
Catalogus van exoplaneten : http://planetary.org/exoplanets/

Hoe zouden we erachter kunnen komen?
Ruimtemissies naar Mars : http://marsprogram.jpl.nasa.gov/
Mars Odysee : http://marsprogram.jpl.nasa.gov/odyssey/
Mars Reconnaissance Orbiter : http://mars.jpl.nasa.gov/mro/
Mars Express : http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=9
Mars Exploration Rovers : http://marsrovers.jpl.nasa.gov/home/index.html
Mars Science Laboratory : http://mars.jpl.nasa.gov/msl/
MAVEN : http://lasp.colorado.edu/maven/
EXOMARS : http://www.esa.int/SPECIALS/ExoMars/SEM10VLPQ5F_0.html
ESA’s ROSETTA : http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=13
ESA’s Herschel-missie : http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=16
NASA’s Spitzer Space Telescope : http://www.nasa.gov/mission_pages/spitzer/main/index.html
JAXA/ESA-missie SPICA : http://www.ir.isas.jaxa.jp/SPICA/SPICA_HP/index_English.html
SAFARI instrument voor SPICA : http://www.sron.nl/index.php?option=com_content&task=view&id=2958&Itemid=2661
ESA’s gestopte project DARWIN : http://www.esa.int/esaSC/120382_index_0_m.html
Stromatolieten
Stromatolieten ontstaan door kolonies van een van de oudste levensvormen op aarde
Oerbombardement van de aarde
Oerbombardement van de aarde

Zuurstofgehalte in de loop van de tijd
Zuurstofgehalte in de aardse atmosfeer. Het gas is in de loop van de tijd vrijgekomen door biologische processen
Prokaryoten
Schema van de cel van prokaryoten
Eukaryoten
Schema van de cel van eukaryoten
Ozonlaag
De ozonlaag is essentieel voor het voortbestaan van het leven op aarde omdat het gevaarlijke ultravioletstraling absorbeert
Aarde als sneeuw en ijsbal
Aarde als sneeuw en ijsbal

Verschuiving aardplaten
Verschuiving van de aardplaten
Leven bij onderzeese vulkaan
Levensvormen bij een onderzeese vulkaan
Bacteriën in The Great Salt Lake kleuren de zouten rood
DNA-model
DNA model
DNA bestaat uit twee in elkaar gewonden ketens van moleculen
DNA replicatie met vier-letter code
DNA replicatie met vier-letter code

Mars, ijs in een marskrater (Marsexpress)
Mars, ijs in een marskrater, vastgelegd met ESA's Marsexpress
Poolkap op Mars
Poolkap op Mars

In de marsbodem zit ijs, graafwerk van de NASA lander Phoenix
In de marsbodem zit ijs. Graafwerk van de NASA lander Phoenix
Vermoedelijke uitstroom van water in een Marskrater
Vermoedelijke uitstroom van water in een Marskrater

Droge rivieren (?) op Mars
Droge rivieren (?) op Mars

Jupitermaan Europa
Jupitermaan Europa. Onder de ijslaag bevindt zich een 'warme' en zoute oceaan
Detail maan Europa
Detail van de Jupiter-maan Europa. Het ijs is voortdurend in beweging en wist eventuele inslagkraters snel uit
Saturnusmaan Titan
Saturnusmaan Titan. De omstandigheden daar lijken deels op die van de aarde, zo'n 4 miljard jaar geleden. Er zijn meren van vloeibaar methaan ontdekt
Landschap Titan tijdens daling Huygenssonde
Landschap op Titan tijdens de daling van ESA's Huygenssonde
Foto oppervlak Titan
Foto vanaf het oppervlak van de Saturnusmaan Titan, via de ESA Huygenssonde. De rotsblokken bestaan uit keihard waterijs
Enceladus, maan bij Saturnus
Enceladus, een maan bij Saturnus. Onder het ijs ligt een zoute oceaan
Geisers met ijsstof en zoudeeltjes bij Enceladus
Kometen (hier Hartley 2) verdampen als ze in de buurt van de zon komen. Bij het ontsnappen van gas komen ook vaste deeltjes vrij
Komeetkern (Hartley 2)
Bipolaire nevel rond een ster in wording
Protoplanetaire schijf
Protoplanetaire schijven
Exoplaneten vastgelegd. Het licht van de centrale ster is grotendeels weg gefilterd
Exoplaneten (licht van de ster grotendeels weg gefilterd)
Astrochemie
Astrochemie

Exomars
ESA-studie naar het ExoMars project
EXOMARS
ESA's Exomars project omvat onder andere een robotwagentje
Mars Science Laboratory
De ESA-missie Rosetta moet o.a. een lander op een komeetkern plaatsen
Rosetta
ESA's Herschel telescoop is van onschatbare waarde binnen de astrochemie
Herschel
NASA's Spitzer infraroodtelescoop
ALMA
ALMA is een observatorium voor submillimetergolven en thans in aanbouw in de Chileense Andes
SPICA
Japan werkt aan SPICA, een infraroodsatelliet waarvoor SRON het SAFARI-instrument ontwikkelt