De wieg van het leven Voorwaarden voor leven

levensvraag Wat krioelt er in de zeeën en oceanen
van aarde-achtige planeten bij andere sterren?
HFDST 19
leven in het heelal
het heelal
238
deel 6
hfdst 19 leven in het heelal
239
Voorwaarden voor leven
De wieg van het leven
oe uniek is het leven op aarde? Komt er op andere
plaatsen in het heelal ook leven voor? Lijkt dat
op het leven op onze eigen planeet? Bestaan er
buitenaardse beschavingen? Kunnen we daar ooit mee in
contact komen? Het zijn vragen waar niemand het antwoord
op weet. Toch houden ze de mensheid al eeuwenlang bezig.
Geen wonder: het zijn fundamentele vragen die ons een verrassende kijk geven op onze eigen plaats in de kosmos.
Niemand weet hoe het leven op aarde is ontstaan (zie pag.
239). We weten dus ook niet of er sprake was van een heel natuurlijk, vanzelfsprekend proces, of van een unieke, zeldzame
gebeurtenis. Toch hebben astronomen en biologen een goed
beeld van de voorwaarden waaraan voldaan moet worden,
wil er ergens leven kunnen bestaan.
Leven bestaat bij de gratie van complexe moleculen. Die zijn
echter kwetsbaar: bij een te hoge temperatuur of bij een
te grote hoeveelheid dodelijke straling is leven onmogelijk.
Om die reden kunnen er geen complexe levensvormen voorkomen in de ruimte tussen de sterren, waar de gevaarlijke
kosmische straling (zie pag. 43) vrij spel heeft. Ook leven op
het oppervlak van een ster is onmogelijk, vanwege de hoge
temperatuur.
Leven heeft echter wel energie nodig en die wordt in het
heelal voornamelijk geleverd door sterren. Vandaar dat leven
et leven op aarde is een kleine vier miljard jaar
geleden ontstaan, kort na de vorming van onze
planeet. In die roerige beginperiode van het zonnestelsel werd de aarde voortdurend bekogeld door kosmische
projectielen (zie pag. 136), maar zodra dat oerbombardement
enigszins verstomde, verschenen de eerste eencellige microorganismen op het toneel. Uit het feit dat dat zo snel gebeurde, valt af te leiden dat het ontstaan van leven geen langdurig
en moeizaam proces is, of dat de prebiotische evolutie – de
vorming van organische moleculen
waaruit zich later de eerste levende
cellen ontwikkelden – grotendeels elders heeft plaatsgevonden, misschien
wel in de interstellaire ruimte.
De Zweedse scheikundige en Nobelprijswinnaar Svante Arrhenius (18591927) suggereerde begin twintigste
H
waarschijnlijk alleen kan voorkomen op een koele planeet in
een baan om een ster. De dampkring en het magnetische veld
van de planeet bieden bescherming tegen schadelijke straling en energierijke deeltjes uit het heelal.
De aanwezigheid van water lijkt ook een belangrijke voorwaarde: alleen in een vloeistof kunnen gemakkelijk en snel
ingewikkelde chemische reacties optreden, en waterstof en
zuurstof – de bestanddelen van water – zijn nu eenmaal zeer
veel voorkomende elementen in het heelal.
+ + + Sommige micro-organismen kunnen zich onder zeer extreme omstandigheden handhaven, onder andere diep in de
H
waterige wereld Op aarde heeft
leven zich kunnen ontwikkelen
dankzij de aanwezigheid van water.
eeuw al dat de eerste ‘levenskiemen’ misschien uit de ruimte
afkomstig waren. Later is zelfs geopperd dat er complete
micro-organismen kunnen ontstaan in donkere moleculaire
wolken (zie pag. 189), waar ze door uitgestrekte stofnevels
beschermd worden tegen ultraviolet licht en kosmische straling. Het leven op aarde zou dan afkomstig zijn uit de kosmos.
Deze panspermietheorieën hebben tegenwoordig weinig
aanhangers, maar er is wel ontdekt dat er in de ruimte tussen
de sterren grote hoeveelheden complexe organische moleculen voorkomen – moleculen die voornamelijk bestaan uit
koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof.
Opmerkelijk genoeg is de energie van ‘schadelijke’ ultraviolette straling en kosmische straling juist nodig voor de vorming van zulke moleculen, zo blijkt uit laboratoriumproeven
waarin de omstandigheden in de ruimte zo goed mogelijk
worden nagebootst. Die energie brengt scheikundige reacties
op gang in de microscopisch dunne ijslaagjes waarmee kosmische stofdeeltjes zijn bedekt. Op die manier ontstaan zelfs
aminozuren – de bouwstenen van eiwitten.
Algemeen wordt nu aangenomen dat die organische moleculen aan boord van kometen en meteorieten op aarde terecht
zijn gekomen. Een deel van de prebiotische evolutie heeft dus
al in de ruimte plaatsgevonden. Dat zou verklaren hoe er op
aarde zo snel leven kon ontstaan.
aardkorst en hoog in de atmosfeer. + + + Fred Hoyle was van mening dat veel virussen afkomstig zijn uit de ruimte. + + +
nieuwsgierig aagje De Amerikaanse Marswagen Curiosity moet in 2012
rood of blauw Een paar miljard jaar geleden leek de rode planeet Mars
in de krater Gale op zoek gaan naar aanwijzingen voor leven.
veel meer op de blauwe aarde, en waren er zeeën en oceanen.
het heelal
240
deel 6
Speuren naar leven op Mars
V
oor zover bekend is de aarde de enige planeet in het
zonnestelsel waarop leven voorkomt. Toch is het niet
uitgesloten dat er lang geleden ook micro-organismen geleefd hebben op de planeet Mars (zie pag. 144). Volgens sommige astrobiologen zou er misschien nu nog leven
kunnen zijn op de rode planeet.
De Amerikaanse ruimtesonde Mariner 9 ontdekte begin jaren
zeventig geulen en stromingspatronen op Mars die doen
vermoeden dat de planeet lang geleden een milder klimaat
heeft gehad. Hoogstwaarschijnlijk kwam er ooit stromend
water op Mars voor (zie pag. 147). Als Mars in de jeugd van
het zonnestelsel veel op de aarde heeft geleken, is er misschien ook leven ontstaan.
De twee Amerikaanse Vikinglanders, die in de zomer
van 1976 een zachte
landing uitvoerden
op Mars, zochten
naar sporen van
leven. Daartoe
werden bodem-
monsters onderzocht aan boord van automatische laboratoria. Een van de drie Vikingexperimenten registreerde een
sterk signaal, maar het bestaan van organische activiteit is
nooit met zekerheid vastgesteld. Volgens de meeste onderzoekers was er sprake van bijzondere chemische reacties in
de Marsbodem.
Steen van Mars
In 1984 werd aan de voet van de Alan Hills op Antarctica een
grote meteoriet gevonden waarvan vaststaat dat hij afkomstig is van Mars. De steen moet bij een inslag op Mars de
ruimte in zijn geslingerd en na lange tijd op aarde terecht zijn
gekomen. In de zomer van 1996 maakten Amerikaanse onderzoekers bekend dat ze in deze Marsmeteoriet (alh84001)
fossiele sporen hadden aangetroffen van Marsbacteriën.
Het ging om organische verbindingen (waaronder polycyclische aromatische koolwaterstoffen, die op aarde door
micro-organismen worden geproduceerd), merkwaardige
carbonaatbolletjes en magnetietkristallen, en mogelijk zelfs
nanofossielen van Marsmicroben. De ontdekking verhoogde
de publieke belangstelling voor nieuwe Amerikaanse ruimte-
spannende steen In de Marsmeteoriet alh84001 werden
mogelijke fossiele sporen van Marsbacteriën gevonden.
+ + + De onfortuinlijke Britse Marslander Beagle 2 werd genoemd naar de h.m.s. Beagle, het schip waarmee Charles Darwin zijn
hfdst 19 leven in het heelal
241
vluchten naar Mars, waaronder die van de Mars Pathfinder,
die in de zomer van 1997 een zachte landing op de planeet
maakte.
Mars Pathfinder en zijn robotwagentje Sojourner waren echter niet ontworpen om te zoeken naar biologische activiteit
op Mars. En kritische geologen lieten zien dat vrijwel alle
‘levenstekenen’ in alh84001 verklaard konden worden door
aardse verontreinigingen of anorganische processen. Hoewel
inmiddels vaststaat dat er onder het Marsoppervlak grote
hoeveelheden (bevroren) water voorkomen, is de vraag naar
leven op de rode planeet nog steeds onbeantwoord.
Nieuwe projecten
Eind 2003 daalde de Britse lander Beagle 2 – onderdeel van
de Europese ruimtesonde Mars Express – af naar het Mars­
oppervlak. Beagle 2 had gevoelige apparatuur aan boord om
te zoeken naar water, naar sporen van biologische activiteit
en naar levende of fossiele Marsbacteriën. Helaas is de kleine
lander waarschijnlijk te pletter geslagen.
De Amerikaanse ruimtesonde Phoenix, die in mei 2008 in het
noordpoolgebied van Mars landde, heeft wel ondergronds
ijs gevonden, maar had geen biologische experimenten aan
boord. Dat geldt ook voor de Amerikaanse Marswagen Curio­
sity (Mars Science Laboratory), die eind 2011 gelanceerd is.
De Europees-Amerikaanse robotwagen ExoMars is dan ook
waarschijnlijk het eerste toestel dat in staat is om mogelijke
reis naar de Galapagoseilanden maakte. + + +
europese expeditie ExoMars is waarschijnlijk het eerste toestel
op Mars dat in staat is om micro-organismen te vinden.
Marsbacteriën te vinden. De lancering van ExoMars is gepland voor 2018. Uiteindelijk is het de bedoeling om stenen
van Mars op te halen voor laboratoriumonderzoek op aarde.
Misschien wordt de vraag naar leven op Mars dan eindelijk
beantwoord.