Op een verre planeet heeft de James Webb-ruimtetelescoop sporen gevonden van moleculen die op aarde alleen door levende organismen worden geproduceerd. Toch zeggen onderzoekers dat we de resultaten voorzichtig moeten interpreteren.
Cambridge astronomen beweren het sterkste bewijs tot nu toe te hebben gezien voor leven op een andere planeet. Maar andere astronomen roepen op tot voorzichtigheid omdat de bevindingen nog niet zijn bevestigd door andere onderzoeksgroepen en alternatieve, niet-biologische verklaringen niet zijn uitgesloten.
‘Dit zijn de eerste aanwijzingen die we zien van een buitenaardse planeet die mogelijk bewoond is’, zei astronoom en hoofdonderzoeker Nikku Madhusudhan van de Universiteit van Cambridge tijdens een persconferentie op 15 maart.
Lossen we binnenkort het grootste raadsel rond elektromagnetisme op?
Het begint er steeds meer op te lijken dat deeltjes een fractionele lading kunnen hebben. En dus hebben natuurkundigen de jacht geopend.
Al eerder ontdekt
Astronomen ontdekten de exoplaneet K2-18b voor het eerst in 2015 en stelden al snel vast dat het een veelbelovende plek is om naar leven te zoeken. De planeet is ongeveer acht keer zo zwaar als de aarde en draait om een ster op 124 lichtjaar bij ons vandaan. De planeet bevindt zich in de bewoonbare zone van zijn ster, waar vloeibaar water kan voorkomen. Bij vervolgwaarnemingen in 2019 werd bewijs gevonden van waterdamp, wat leidde tot suggesties dat de planeet bedekt zou kunnen zijn met oceanen onder een waterstofrijke atmosfeer, hoewel niet alle astronomen het daarmee eens waren.
In 2023 gebruikten Madhusudhan en zijn collega’s de meetinstrumenten van de James Webb-ruimtetelescoop om de atmosfeer van K2-18b in nabij-infrarood licht te bekijken. Toen vonden ze opnieuw aanwijzingen voor waterdamp, kooldioxide en methaan. Maar ze vonden ook een verrassende aanwijzing voor dimethylsulfide (DMS). Dat is een molecuul dat op aarde alleen wordt geproduceerd door levende organismen, voornamelijk marien fytoplankton. De aanwijzingen voor DMS waren echter extreem zwak en veel astronomen stelden dat we veel sterker bewijs nodig hadden om zeker te zijn van de aanwezigheid van het molecuul.
Nu hebben Madhusudhan en zijn collega’s een ander instrument van de ruimtetelescoop, de mid-infrarood camera, gebruikt om K2-18b te observeren. Ze vonden een veel sterker signaal voor DMS, evenals een mogelijk verwant molecuul genaamd dimethyldisulfide (DMDS). Ook dat molecuul wordt alleen door leven op aarde geproduceerd.
‘Wat we nu vinden, is een onafhankelijke aanwijzing in een ander golflengtegebied met een ander instrument voor mogelijke biologische activiteit op de planeet’, zei Madhusudhan.
Statistische significantie
Het team stelt dat de detectie van DMS en DMDS een statistische significantie heeft op het 3-sigma-niveau. Dat komt overeen met een kans van 3 op duizend dat een dergelijk gegevenspatroon op toeval berust. In de natuurkunde wordt een 5-sigma-niveau doorgaans als de standaard beschouwd om iets als een echte ontdekking te accepteren. Dat betekent een kans van 1 op 3,5 miljoen dat het resultaat op toeval berust.
Astrobioloog Nicholas Wogan van het NASA Ames-onderzoekscentrum in Californië zegt dat het bewijs overtuigender is dan de resultaten uit 2023, maar dat het nog steeds door andere onderzoeksgroepen bevestigd moet worden. Zodra de gegevens volgende week openbaar worden, kunnen andere onderzoekers beginnen met het controleren van de bevindingen. Maar dat kan weken of zelfs maanden duren vanwege de complexiteit van het analyseren van gegevens van de James Webb-ruimtetelescoop. ‘Het is niet zo dat je gewoon de data downloadt en meteen ziet of er DMS is – het is een super ingewikkeld proces’, aldus Wogan.
Andere wetenschappers zijn sceptischer over de bevindingen. ‘Deze nieuwe waarnemingen bieden geen overtuigend bewijs dat DMS of DMDS aanwezig zijn in de atmosfeer van K2-18b’, zegt astronoom Ryan MacDonald van de Universiteit van Michigan. ‘Mogelijk is er sprake van vals alarm, aangezien eerdere 3-sigma-detecties van deze planeet volledig zijn verdwenen na grondiger onderzoek. Elke bewering over buitenaards leven moet streng worden gecontroleerd door andere wetenschappers. En helaas hebben veel eerdere spannende claims over K2-18b die onafhankelijke toets niet doorstaan.’
Appelschil
Madhusudhan en zijn team schatten dat tussen de 16 en 24 uur aan extra waarnemingen met de telescoop hen mogelijk tot het 5-sigma-niveau kunnen brengen. Maar aangezien het erg moeilijk is om de atmosfeer van de planeet te observeren, kunnen ze dat niet garanderen.
‘De relatieve dikte van de atmosfeer vergeleken met de grootte van de planeet is ongeveer gelijk aan de dikte van een appelschil op een appel. Dat is wat we proberen te meten’, zegt astronoom Thomas Beatty van de Universiteit van Wisconsin-Madison, die niet betrokken was bij het onderzoek. Wogan voegt daaraan toe dat het bereiken van 5 sigma misschien fundamenteel onmogelijk is vanwege de hoeveelheid ruis in de gegevens.
Maar als verdere observaties kunnen aantonen dat dit een echte ontdekking is, zou dat een ‘enorme doorbraak’ zijn, zegt Beatty. ‘Zelfs als je even negeert of de moleculen daadwerkelijk door leven worden geproduceerd, dan nog is dit iets waarvan mensen tien jaar geleden zeiden dat het bewijs zou zijn voor leven in de atmosfeer van een planeet die leven zou kunnen herbergen.’
Veel biologische activiteit
Madhusudhan en zijn collega’s berekenden dat de mogelijke concentraties van DMS en DMDS op K2-18b hoger lijken te zijn dan 10 delen per miljoen – duizenden keren hoger dan de concentraties in de atmosfeer van de aarde. Als het signaal klopt, zou dit kunnen wijzen op een veel grotere hoeveelheid biologische activiteit dan op aarde. Maar, zo zegt hij, het vaststellen dat deze chemicaliën daadwerkelijk een biologische oorsprong hebben, vergt nog veel meer werk.
‘We moeten extreem voorzichtig zijn’, zei Madhusudhan. ‘We kunnen op dit moment niet beweren dat, zelfs als we DMS en DMDS detecteren, dit door leven komt. Laat me daar heel duidelijk over zijn. Maar als je kijkt naar het gepubliceerde onderzoek tot nu toe, dan is er geen mechanisme bekend dat kan verklaren wat we zien zonder leven.’
Het uitsluiten van alternatieve mechanismen kan nog enige tijd duren, zegt Wogan. ‘Zoiets als dit is eigenlijk nog nooit echt onderzocht. DMS in een waterstofrijke atmosfeer – daar weten we nog niet veel over. Daar zou nog veel onderzoek voor nodig zijn.’
Geen antwoord
De moeilijkheid om te bewijzen dat er geen niet-biologische verklaring mogelijk is, zou K2-18b voor lange tijd in de categorie van ‘levensvatbare biosignatuurkandidaten’ kunnen plaatsen, zegt astronoom Sara Seager van de Amerikaanse universiteit MIT. ‘De planeet zou tientallen jaren in die categorie kunnen blijven, omdat de vraag misschien nooit volledig beantwoord kan worden met de beperkte gegevens die exoplaneten ons bieden’, zegt ze.
Toch vindt Madhusudhan de ontdekking belangrijk, ongeacht of die door leven wordt veroorzaakt of niet. ‘Dit is voor mij als astronoom een revolutionair moment, maar ook voor onze soort. Wij zijn vanuit eencellig leven miljarden jaren geleden geëvolueerd tot een geavanceerde technologische beschaving en zijn nu in staat om door de atmosfeer van een andere planeet te kijken en daadwerkelijk bewijs te vinden voor mogelijke biologische activiteit’, zei hij.
