In het heelal wemelt het van leven

Zijn wij alleen? De eeuwenoude vraag werd deze week nieuw leven ingeblazen met de ontdekking van drie planeten die zich in de leefbare zone van een nabije ster bevonden. Zie je wel, zei een grote groep mensen, het heelal telt miljarden sterrenstelsels die ieder miljarden sterren bergen met minstens evenzoveel planeten. Het kan toch niet zo zijn dat het leven alleen op de planeet aarde tot wasdom is gekomen?

Niet zo snel, reageerden de anderen. Een planeet in een leefbare zone is nog geen planeet met leven. Dan heb je pas een planeet met vloeibaar water. Er zijn vele factoren nodig geweest om het leven op aarde mogelijk te maken. En met diezelfde aarde als enige voorbeeld is er geen zinnig woord te zeggen over de kansen elders.

Om die discussie handen en voeten te geven hakte de Amerikaanse sterrenkundige Frank Drake al in 1961 de vraag in stukjes. Hij stelde een formule op waarmee hij kon berekenen hoeveel beschavingen er waren in ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg, waarmee de mens kon communiceren. De formule bevatte termen als het aantal sterren in de Melkweg, de fractie waar planeten omheen draaiden, het percentage planeten waar leven zich kon ontwikkelen, de kans dat dat leven tot een beschaving uitgroeide en de levensduur van zo'n beschaving.

Waar zijn ze dan?
Van de meeste termen had men destijds in de verste verte geen idee hoe groot ze waren, maar daar liet Drake zich niet door weerhouden. Hij vulde voor al die termen iets in wat hem wel redelijk leek en kwam zo uit op 10.000 beschavingen, alleen al in de Melkweg. Een uitkomst die hem op de nodige hoon kwam te staan. Waar zijn al die beschavingen dan? had de natuurkundige Enrico Fermi al in 1950 uitgeroepen en met deze 'paradox van Fermi' wist Drake niet af te rekenen.

Inmiddels is de kennis over het heelal en de omstandigheden elders enorm toegenomen. De formule van Drake is uitgebreid en verfijnd, maar een harde uitkomst is nog ver weg. "Maar als je de formule opdeelt, is er over enkele delen wel het een en ander te melden", zegt Marco Spaans, hoogleraar theoretische astrofysica aan de Rijksuniversiteit Groningen. Spaans onderscheidt een astronomisch, een biologisch en sociologisch deel.

Op zijn eigen terrein is flinke vooruitgang geboekt. Het is nog maar twintig jaar geleden dat de mens niet meer planeten kende dan de negen van het eigen zonnestelsel. Sindsdien is Pluto weliswaar als planeet afgevallen, maar daarvoor zijn zo'n duizend planeten in de plaats gekomen die om andere sterren dan de zon draaien, de zogeheten exoplaneten. "Elke dag komen er nieuwe bij", zegt Spaans. "Ik durf gemakkelijk te stellen dat we er over een jaar 2000 kennen."

De eerste exoplaneten waren 'hete Jupiters': grote gasbollen die dicht om hun ster draaiden. Onleefbaar dus. Maar de technieken zijn verbeterd en astronomen ontdekken nu ook kleinere, aarde-achtige planeten op een prettige afstand van hun ster, in de leefbare zone. Er zijn er nu enkele tientallen bekend, zodat Spaans een schatting kan maken. "Een paar procent van de planeten zitten in die zone. Dus met 100 miljard sterren in de Melkweg, de meeste van het huis-tuin-en-keuken-type als de zon, en met een gemiddelde van zeker één planeet per ster, kom ik op een miljard planeten in de leefbare zone."

undefined

Tijd van leven
Maar leefbaar is nog geen garantie voor leven. "Nee, natuurlijk niet. Er moet wel enige continuïteit in de leefbaarheid zitten. Verder is de aanwezigheid van water cruciaal, maar dat is in het heelal ruim voorhanden. En we hebben wat bouwmateriaal nodig. Organische moleculen. Maar ook wat dat betreft is de chemische rijkdom van het heelal enorm. Als astronoom zeg ik daarom: het heelal is een bijzonder gunstige omgeving voor het ontstaan van leven. De vraag is: krijgt het leven kans om te overleven?"

Krijgt het leven tijd van leven, wil hij bijna zeggen. De bouwmaterialen mogen er dan wel liggen, voordat je iets hebt dat energie weet om te zetten, dat kan communiceren met zijn omgeving en dat zich kan vermenigvuldigen, kortom, voordat je een vorm van leven hebt, moet er het een en ander gebeuren. "De cruciale stap in dat geheel is de vorming van een cel. We hebben wel een idee hoe dat zou kunnen. Lipides, vetachtige stoffen, kunnen zich oprollen tot een bolletje. Als je dan het geluk hebt dat er iets als DNA of RNA in dat bolletje zit, heb je een cel. Dat gaat niet zomaar. Op aarde heeft dat een miljard jaar geduurd. Laten we maar aannemen dat het op een andere planeet minstens zoveel tijd kost."

Eén op de duizend
Hij beseft dat een miljard jaar voor een bioloog erg lang is. De omstandigheden moeten al die tijd redelijk stabiel zijn. "Op aarde was dat allemaal goed geregeld. Zo zitten we hier in een stabiele baan, hebben we een grote maan die de aardas mooi staande houdt, een magneetveld dat kosmische straling buiten de deur houdt en worden we beschermd door Jupiter die veel puin in het zonnestelsel opzuigt."

Het is niet helemaal duidelijk hoe belangrijk al die factoren zijn geweest. Vaak zijn ze cruciaal, zegt Spaans. "Neem Mars. Zit ook in de leefbare zone, al is het op het randje. We denken dat Mars vroeger erg op de aarde leek en dat daar ook leven kan zijn ontstaan. Maar Mars is net iets kleiner en lichter, waardoor de zwaartekracht maar 40 procent is van die van ons. Daardoor is de atmosfeer van Mars verdwenen. En is al het mogelijke leven uitgestorven. Tja, dan heb je een planeet. In een leefbare zone. Dan heb je leven. Is de planeet niet zwaar genoeg."

Het gaat dus vaak mis, neemt hij aan, maar niet altijd. "Ik zal u de wetenschappelijke argumentatie erachter besparen, maar we hebben goede gronden om aan te nemen dat het in één van de duizend gevallen lukt. Dus als er in de Melkweg een miljard planeten in de leefbare zone zitten, dan zijn er een miljoen waar een vorm van primitief leven voorkomt."

Omdat het met bacteriën moeilijk communiceren is, luidt de volgende vraag: op hoeveel van die miljoen planeten is er uit dat primitieve leven iets intelligents gegroeid? "Tja, dit is dus het deel waar we het minste van af weten. Een bioloog zou kunnen zeggen: vanaf hier kan het snel gaan. Maar bedenk wel: 99,99 procent van het leven op aarde is nog altijd van die primitieve soort. En van de resterende 0,01 procent bestaat het merendeel uit plantjes of kwallen. Wij mensen zijn maar het topje."

undefined

Een oogwenk
Daar zit meteen het grote probleem. De aarde is meer dan 4,5 miljard jaar oud, maar de mens gaat pas een paar miljoen jaar mee. Spaans: "De beschaving gaat niet veel meer dan 10.000 jaar terug en ons technologisch vermogen is nog veel jonger. Wij zelf zenden pas vijftig jaar krachtige radiosignalen uit en misschien hebben we onszelf over één of tweehonderd jaar van de kaart geveegd. Een paar eeuwen zijn op vier miljard jaar niet meer dan een flits, een oogwenk. Voor een andere beschaving zijn wij daarom heel moeilijk te vinden. En dat is vice versa ook zo."

De vraag of wij alleen zijn in dit heelal, of eigenlijk zelfs binnen de Melkweg, is praktisch gezien niet relevant. "Laten we eens heel gunstig rekenen en ervan uitgaan dat één promille van die miljoen planeten met primitief leven ook intelligent leven kent. Dat zijn duizend planeten. Maar de Melkweg is ontzagwekkend groot. Het licht doet er 60.000 jaar over om het te doorkruisen. Dat betekent dat die duizend planeten op zo'n duizend lichtjaren van elkaar vandaan liggen. Erheen gaan is daarom geen optie. En als je hun radiosignalen wil opvangen, danwel hoopt dat zij ons waarnemen, moet je het geluk hebben dat je precies in het goede tijdvak zit om dat hele zwakke, kortdurende signaal op te vangen. Antwoorden zijn helemaal uitgesloten."

Hij vergelijkt het op zijn colleges wel eens met een dansvloer. Een dansvloer zo immens dat je 100.000 jaar aan het lopen bent eer je aan de overkant komt. "Je leeft maar honderd jaar. Op die dansvloer lopen misschien een paar honderd partners rond, maar je zult er in je hele leven vermoedelijk nooit een tegenkomen."

Dat laatste kun je ook omdraaien. Het feit dat wij nog niets gehoord hebben, is nog geen bewijs dat er elders geen leven is. Spaans: "Twintig jaar geleden kenden wij nog geen enkele exoplaneet. Nu beginnen we de dampkring van leefbare planeten te bestuderen. Dus, wie weet, hoe ver we over twintig jaar zijn en wat we dan over die vraag kunnen zeggen."

Met tien kilometer per seconde komen we er nooit
In 1977 werd de Voyager gelanceerd voor een lange reis langs Jupiter, Saturnus en verder. Aan boord een gouden schijf met wat boodschappen, wiskundige formules en muziek, bedoeld als groet aan andere beschavingen. Het ruimteschip heeft de grens van het zonnestelsel bereikt. Pas over 40.000 jaar zal het andere sterren passeren.

Dat is onze score tot nu toe, zegt sterrenkundige Marco Spaans. Mannen op de maan, karretjes op Mars en die Voyager. "Een reis naar exoplaneten met mogelijk leven is andere koek. Als we er zo een zouden weten te vinden, doet het licht er al naar schatting duizend jaar over om er te komen. Voor een raket gaat het dan om miljoenen jaren."

Een raket bereikt nu snelheden in de orde van tien kilometer per seconde. Dat zou zeker een factor duizend beter moeten. "Afgezien van het feit dat nog ondenkbaar is hoe dat zou moeten, stuit je met zulke snelheden op andere problemen. Interstellaire wolken bijvoorbeeld. Normaal zijn die geen probleem, maar met zulke snelheden wel. Dan is zandstralen er niets bij."

Maar goed, er zijn ideeën hoe je dat gevaar zou kunnen ontwijken, en als je er dan ook in slaagt de raket bijna de lichtsnelheid te geven, krijg je van Einstein een cadeautje: dan gaat de tijd langzamer. "En dan zou je zo'n reis in tien jaar kunnen doen. Ik zeg niet dat het kan, maar het is ook niet uit te sluiten. Zelfs niet dat een andere samenleving daartoe in staat is. Maar ik moet er niet aan denken dat zij ons dan komen bezoeken. Bedenk maar eens wat we zelf deden toen wij in het verleden een nieuw continent betraden."