Met de snelheid van het licht reizen momenteel meer dan 30 radiosignalen door de ruimte op weg naar verre sterren en exoplaneten. De afgelopen 50 jaar zijn er vanaf de aarde gecodeerde signalen verzonden in de hoop dat een buitenaardse beschaving ze oppikt, begrijpt – en beantwoordt.
Twee Britse astronomen vroegen zich af wat de kans is dat dit laatste zal gebeuren. Dankzij nieuwe waarnemingen van sterren en astrobiologische rekenprincipes hebben ze nu uitgeknobbeld op hoeveel andere plaatsen intelligent leven is waarmee we contact kunnen leggen. Op 36 planeten in de Melkweg staan buitenaardse wezens naar de hemel te turen, zeggen ze, die zich net als astronomen op aarde afvragen: zijn we hier alleen?
Gewapend met de nieuwste kennis over het ontstaan van het leven op aarde, en met infraroodtelescopen die levenstekens op exoplaneten kunnen oppikken, beginnen astronomen nu aan de belangrijkste ruimtemissie van de toekomst: sporen zoeken van onze galactische buren en hun vragen beantwoorden met een belletje.
Vergelijking vindt bevolkingsdichtheid van de Melkweg
In 1961 presenteerde astronoom Frank Drake een vergelijking die becijfert met hoeveel buitenaardse beschavingen we in contact kunnen komen. Drake kwam oorspronkelijk uit op 20-50 miljoen beschavingen, maar nu weten onderzoekers meer over de Melkweg, bijvoorbeeld dat er elk jaar 1,5 tot 3 sterren ontstaan en dat elke ster gemiddeld één planeet heeft. Dat perkt de resultaten in en het maakt ze veel nauwkeuriger en geloofwaardiger, maar de cijfers schommelen nog steeds van 1 miljoen tot enkele miljoenen.
Speuren naar aliens in spreadsheet
Het zoeken naar actief communicerend intelligent leven – Communicating Extra-Terrestrial Intelligent Civilisations of CETI – is al sinds de jaren 1960 aan de gang. Radiotelescopen overal op aarde zijn nog steeds gericht op verre stelsels in de hoop op levenstekens. Maar tot nu toe zwijgt de Melkweg als het graf.
Zonder concrete waarnemingen zijn astronomen op zoek gegaan naar buitenaards leven in een spreadsheet. Centraal daarin staat Drakes vergelijking uit 1961. De astronoom stelde zeven parameters vast, zoals de frequentie waarmee zonachtige sterren worden geboren en het aantal planeten met een voedingsbodem voor leven. Daarmee wordt het aantal hightech beschavingen in de Melkweg op enig moment berekend.
Onderzoek van de Melkweg brengt ons dichterbij E.T.
Nieuwe berekeningen perken bewoonbare zone in
De bewoonbare zone is de afstand tot een ster waar de temperatuur zodanig is dat een planeet vloeibaar water kan hebben. Maar nieuw onderzoek toont aan dat planeten aan de rand van die zone zoveel CO2 of CO nodig hebben om warm te blijven, dat de atmosfeer te giftig wordt voor levensvormen. Daarom moet de zone worden beperkt tot het groene veld.
Potentiële kandidaten: 16 miljard planeten
De x-as geeft de hoeveelheid licht aan die een planeet van zijn ster ontvangt, vergeleken met de hoeveelheid licht die de aarde van de zon krijgt. Zo krijgt Mars, de rode planeet, nog niet de helft van het zonlicht dat wij ontvangen. De y-as geeft de temperatuur van de ster van een planeet aan; de zon is volgens NASA 5772 Kelvin heet, of circa 5500 ºC.
Licht vindt de kenmerken van leven
Moleculen zoals ozon, zuurstof en water absorberen licht van verschillende golflengten. Als astronomen sterrenlicht analyseren dat door de atmosfeer van een exoplaneet gaat, zijn de ontbrekende golflengten te zien als zwarte lijnen in een spectrum. 26 procent van alle planeten kan water hebben.
Potentiële kandidaten: 4,16 miljard planeten
Ruimtewezens moeten op ons technologische niveau zijn
Veel planeten in de Melkweg zijn jonger of ouder dan de aarde. Slechts weinig beschavingen hebben dus hetzelfde technologische niveau als wij, want ze kunnen te gronde zijn gegaan. Als een beschaving 100 jaar lang radiogolven uitzendt, is het aantal 36.
Potentiële kandidaten: 36 planeten
De getallen op de tijdlijn geven de ouderdom van de aarde in miljarden jaren weer.
Drakes vergelijking was tot dusverre onoplosbaar, want astronomen hadden alleen de aarde. Zo weet niemand of leven kan ontstaan uit andere elementen dan koolstof, stikstof, zuurstof, fosfor, zwavel en waterstof, of dat leven zich kan ontwikkelen onder andere omstandigheden dan op onze planeet heersen.
Maar naarmate telescopen beter worden, leren we meer over de Melkweg. Daarmee kunnen we Drakes vergelijking invullen met betrouwbaardere waarden en preciezere resultaten bereiken. Waarnemingen wijzen bijvoorbeeld uit dat 20 procent van de sterren in de Melkweg op de zon lijkt. Rond een kwart daarvan draaien planeten die ongeveer zo groot zijn als de aarde, met een omlooptijd van circa een jaar.
En bijna al deze planeten bevatten waarschijnlijk de ingrediënten die deel uitmaken van levende organismen op aarde.
Bereken zelf het aantal vreemde beschavingen
Hieronder kun je de getallen aanpassen in de vergelijking die Britse astronomen gebruiken om het aantal beschavingen te berekenen waarmee we in de Melkweg in contact kunnen komen:
Juist op basis van deze groeiende kennis van sterren en planeten hebben twee astrofysici van de Britse universiteit van Nottingham Drakes vergelijking opnieuw geïnterpreteerd en actuele cijfers gebruikt voor parameters die voorheen onzeker waren.
Vooral onzeker is de vraag hoe vaak leven voorkomt op aardachtige planeten. Het team uit Nottingham ging daarom na hoe lang het normaal voor leven duurt om zich te ontwikkelen op een planeet die lijkt op de aarde. Het antwoord luidt dat intelligent leven zal ontstaan op elke aardachtige planeet, en dat de ontwikkeling minstens 4,5 miljard jaar zal duren, net als op aarde, en hoogstens 5,5 miljard jaar.
Die interval is afkomstig van het astrobiologische Copernicaanse principe, dat stelt dat de meeste sterren en planeten zich zullen gedragen zoals verwacht op basis van wat we weten over de aarde. Omdat hier intelligent leven is ontstaan, kan dat ook op vergelijkbare planeten gebeuren.
Ten slotte nemen wetenschappers aan dat een beschaving slechts 100 jaar lang radiogolven uitzendt en ontvangt – de periode dat wij op aarde met de technologie werken.
Nieuwe missies kunnen leven vinden
De twee Britse astrofysici komen erop uit dat 36 van de planeten van het sterrenstelsel leven huisvesten dat communiceert met radiogolven en waarmee we in principe in contact kunnen komen. De vraag is nu: waar zitten ze?
In 1950 vroeg de Italiaanse natuurkundige Enrico Fermi zich af waarom de aarde nog niet is benaderd door een verre beschaving, want daar is alle kans toe. In de 13,6 miljard jaar dat de Melkweg bestaat zou een beschaving ergens op een planeet volgens sommige schattingen het hele stelsel in 3,75 miljoen jaar hebben kunnen koloniseren. Toch is het stil.
VIDEO: Prominente alienjager bekritiseert berekeningen
Het hoofd van het Amerikaanse Institute for Extraterrestrial Intelligence (SETI), Seth Shostak, die de zoektocht naar buitenaardse beschavingen coördineert, denkt dat het onmogelijk is om buitenaards leven te becijferen.
Deze ‘paradox van Fermi’ kan op twee manieren worden weerlegd. Ofwel andere beschavingen nemen geen contact met ons op uit angst hun positie prijs te geven, of omdat ze geavanceerdere technologie hebben ontwikkeld dan radiogolven, en wij niet de technologie hebben om hun signalen op te vangen. Of het leven op aarde is uniek, dat kan ook.
Als het leven op aarde niet uniek is, kan de stilte worden verklaard door een theorie die de Great Filter wordt genoemd: alle levensvormen maken ooit iets mee waar ze aan onderdoor gaan.
De vraag is wat die ‘filtergebeurtenis’ is en of het leven op aarde er al voorbij is, of dat die ons nog te wachten staat. Misschien trad hij op toen twee eencellige organismen 2,7 miljard jaar geleden een celkern ontwikkelden, of toen mensen zich vertakten van apen aan de evolutionaire stamboom. Misschien hebben gammaflitsen in de nog jonge Melkweg al het leven regelmatig weggevaagd.
Beschavingen ontwikkelen zich in drie fasen
Type 1-beschaving benut alle energie van de planeet
Deze samenlevingen beheersen alle energiebronnen van de planeet en zullen radiosignalen over honderden lichtjaren kunnen verzenden. De mens zal deze fase mogelijk over 100 tot 200 jaar bereiken.
Type 2-beschaving benut alle energie van het zonnestelsel
Een beschaving kan theoretisch alle energie van een ster aftappen met enorme energiewinnende structuren die rond de ster zijn gebouwd. De energie kan een ‘vuurtoren’ aandrijven die radiosignalen naar alle kanten uitzendt. De aarde kan over 3000 tot 5000 jaar een type 2-beschaving zijn.
Type 3-beschaving benut alle energie van het sterrenstelsel
In deze fase benut een beschaving alle energie van het sterrenstelsel. De signalen zijn zo krachtig als verre pulsars, die radiotelescopen op aarde makkelijk kunnen opvangen. Wij bereiken dit stadium over 100.000 tot 1.000.000 jaar.
Niemand weet hoeveel mazzel we hebben gehad dat er leven op aarde is ontstaan. Er is dan ook nogal wat discussie over het idee van de twee Britse astrofysici dat we in contact kunnen komen met 36 beschavingen.
Sommige critici vinden 36 pessimistisch, omdat er maar 100 jaar is gerekend voor radiocommunicatie, en daarmee zijn de twee Britten het eens. Een ander kamp beweert dat de berekening te onzeker is omdat die ervan uitgaat dat leven kan voorkomen op planeten in een baan om rode dwergen. Dat is lang niet zeker, en we weten ook niet of hogere beschavingen zijn ontstaan in de periode van 4,5 tot 5,5 miljard jaar.
Zelfs als die 36 klopt, is het een kwestie van geluk of we met ruimtewezens in contact komen. Als de 36 beschavingen redelijk gelijkmatig over het stelsel zijn verspreid, bevindt de dichtstbijzijnde van de communicerende planeten zich op 17.000 lichtjaar van de aarde, blijkt uit de berekeningen. Tweerichtingscommunicatie zal daarom een langdurig project zijn – als beide beschavingen überhaupt al zo lang radiogolven gebruiken.
Maar veel onderzoekers blijven optimistisch. NASA-astronomen noemen het speuren naar leven ‘het nieuwe Apollo-programma’. En de komende ruimtetelescopen James Webb en Nancy Grace Roman zijn gebouwd om infrarood licht op te vangen, dat kan duiden op leven op exoplaneten. Dus over een paar jaar hebben we misschien een specifiek adres om onze signalen naartoe te sturen.
We hoeven misschien niet het zonnestelsel uit om te achterhalen of het leven op aarde uniek is. In februari gaan er drie missies op zoek naar levenstekens op Mars. Mogelijk zijn er levenstekens gevonden in de atmosfeer van Venus. En Europa, een maan van Jupiter, en Titan en Enceladus, manen van Saturnus, krijgen binnenkort bezoek van sondes en rovers.
Als die missies gegevens naar huis beginnen te sturen, kunnen astronomen hun spreadsheets bijwerken en een nog nauwkeurigere berekening maken: Wachten er 0 beschavingen op ons telefoontje? 36? Of 36 miljoen?