Een drone met acht rotoren ploegt door de dichte atmosfeer van Titan, en daaronder gaat een verlaten landschap schuil in oranje nevelen.
De drone zoeft verder langs een bergrug en duikt dan naar een droge rivierbedding. Even later schieten twee boren uit het landingsgestel de grond in, die monsters nemen om ze te scannen.
Ze bevatten iets waar astronomen al jaren op hopen: een vreemde levensvorm.
Dat is voor wetenschappers het droomscenario van 2034. De drone heet Dragonfly, en NASA heeft onlangs laten weten dat hij in 2026 naar de maan Titan van Saturnus gaat.
Zwemt er een onbekende levensvorm rond in de zeeën van Titan? Duik met ons mee de donkere diepte in:
Video: Mads Bangsø. Bekijk de animatie van de reis naar Titan verderop in het artikel.
Deze ijsmaan is een bijzondere in het zonnestelsel, want hij lijkt op de aarde met zijn eigen atmosfeer en landschappen met bergen, rivieren, meren en zeeën – zij het met vloeibaar methaan in plaats van water.
Ook heeft Titan de ingrediënten voor leven in huis: organische materie en een vloeibare zee onder het bevroren oppervlak.
Volgens sommige onderzoekers zwemmen er in die zee zelfs simpele levensvormen.
En als de Dragonfly een teken van leven vindt, is dat niet alleen een enorme doorbraak voor het ruimteonderzoek, het kan ook verhelderen hoe het leven hier op aarde is ontstaan.
Leven kan zwemmen onder ijs
Het ijzige klimaat remt de ontwikkeling van leven op Titan, maar volgens onderzoekers kan er primitief leven onder de ijskap drijven, waar vloeibaar water zich vermengt met stoffen uit de atmosfeer.
Straling creëert organische stof
Zonnestraling en kosmische straling breken methaan en stikstof af tot ionen en elektronen. Die vormen o.a. tholinen: complexe moleculen die koolstof, waterstof en andere stoffen bevatten die belangrijk zijn voor het leven dat wij kennen.
Water leidt tot bouwstenen
Tholinen dwarrelen neer op de bodem van Titan en kunnen in het water belanden via scheuren in het ijs, bijvoorbeeld bij kraters. Tholinen en water kunnen samen aminozuren vormen, de bouwstenen van het leven.
Gas laat leven in zee zwemmen
Processen in de kern verhitten Titan. Daardoor is water op 100 kilometer diepte vloeibaar. Met de energie in gas uit de zeebodem kunnen aminozuren zich tot grote moleculen en uiteindelijk tot leven ontwikkelen.
Titan lijkt op de jonge aarde
Onderzoekers zijn al nieuwsgierig naar de ijsmaan van Saturnus sinds deze in 1655 ontdekt werd door de astronoom Christiaan Huygens.
Titan is van de 82 Saturnusmanen de grootste, en in het zonnestelsel is alleen een maan van Jupiter, Ganymedes, groter.
In 1908 kwam de Spaanse astronoom Josep Comas y Solà met het bericht dat hij een dichte atmosfeer op Titan waargenomen had, uniek voor manen in het zonnestelsel.
Zo’n 100 jaar na deze ontdekking kwam de Cassini-missie bij Titan aan. Vanaf 2004 leverde de sonde data over de chemische samenstelling, en langzaam werd duidelijk hoe bijzonder de oranje maan is.
Dankzij de Cassini weten we nu dat er in de atmosfeer organische moleculen aanwezig zijn zoals die op aarde, net voordat het leven ontstond – zogeheten prebiotische moleculen.
Volg de Dragonfly tijdens zijn zoektocht naar leven in het zonnestelsel:
Video: Mads Bangsø. Verderop in dit artikel kun je dankzij de drone Dragonfly het bevroren oranje oppervlak van Titan ontdekken.
Titan is de plek in het zonnestelsel die het meest lijkt op de jonge aarde. Vanwege de vrieskou, rond de -180 °C, gaan alle processen trager.
De ontwikkeling die de aarde miljarden jaren geleden al doormaakte, vindt daarom nu pas op Titan plaats.
Zo kijken we als het ware in de tijd terug, en astronomen hopen op die manier te kunnen achterhalen of er leven kan zijn op de mysterieuze maan.
Drone boort naar leven
NASA wil Titan verkennen met de drone Dragonfly, want de maan is ideaal voor een vlucht.
De zwaartekracht trekt daar niet zo hard als op aarde, en de dichte atmosfeer houdt de drone hoog. Bij elkaar betekent dit dat hij minder energie nodig heeft.
De sensoren van de vliegende detective meten wind, druk en temperatuur en gaan op zoek naar overeenkomsten en verschillen tussen de waterkringloop op de aarde en de methaankringloop van Titan.
Detectivedrone met drie superzintuigen
De Dragonfly is een vliegende speurhond. Met camera’s kan hij de bodem van Titan ‘zien’, met boren kan hij monsters ‘proeven’ en met gevoelige microfoons ‘voelt’ hij trillingen in het binnenste van de maan.
Radioactieve generator levert energie
De generator heeft twee materialen: één met te veel en één met te weinig elektronen. Ontbrekende elektronen in atomen noemen we ‘gaten’. De ene kant van het circuit wordt verhit door plutonium, dat vervalt. Door de warmte trekken elektronen en gaten naar het koude uiteinde, waardoor de stroom door het circuit gaat lopen.
Microfoons meten trillingen
Geofoons op het landingsgestel zetten trillingen om in elektrische spanning, die te meten valt. De geofoons, een soort microfoons, zijn stalen pinnen die in de bodem worden gestoken en daar seismische activiteit registreren.
Camera’s zenden video naar aarde
Voorin zit een camera voor lange afstanden. Onder aan de drone zit een microscoopcamera, en een camera op de antenne maakt panoramafoto’s. In een regelkamer op aarde volgen onderzoekers de beelden met anderhalf uur vertraging.
Boren nemen bodemmonsters
Twee boren halen monsters op uit de bevroren bodem en sturen ze met behulp van perslucht door naar een reeks meetinstrumenten, die de chemische samenstelling analyseren. Zo valt te bepalen of er in de bodem water in de vorm van ijs zit.
Camera’s op de drone kunnen diepte en breedte zien en scherpstellen op het kleinste korreltje zand. In het instrumentenpakket van de drone zitten bovendien geofoons, die trillingen meten.
Deze zoeken naar activiteit in de kern, die hitte genereert, ijs smelt en de vorming van eventueel leven bevordert.
De Dragonfly komt op Titan aan in het woestijngebied Shangri-La en zal de droge duinen uitkammen op organische stoffen, dus moleculen van koolstof.
Onderzoekers vermoeden dat de straling van Saturnus en de zon die op de dichte atmosfeer valt, stikstof en methaan afbreekt.
De bestanddelen daarvan vormen organische verbindingen, tholinen, die in levensvormen op kunnen gaan als ze op Titan neerdwarrelen.
De woestijn bevat sporen van duizenden jaren aan chemische processen, waaraan te zien is hoe ver de ontwikkeling van leven is.
Titan lijkt op een jonge planeet aarde - maak een rondvlucht op deze koude wereld:
Video: Mads Bangsø.
Misschien kunnen levende wezens methaan vormen. De meren, rivieren en zeeën van dit stinkende gas zijn heel interessant omdat methaan voortdurend wordt afgebroken en dus alleen kan bestaan als Titan er gas bij krijgt.
Op aarde ontstaat methaan als microorganismen organische materie afbreken, zoals in de maag van een koe – of een mens. Zoiets kan ook het geval zijn op Titan.
Om te bepalen of het methaan afkomstig is van leven, gebruikt de Dragonfly onder meer twee boren, die op het landingsgestel zitten.
De boren graven zich in de bodem in en halen monsters op voor analyse in een zogeheten massaspectrometer.
Kraters op Titan zijn ontstaan na botsingen, waarbij de bodem is gesmolten. Deze krater heeft lang genoeg vol gestaan met warm water om leven mogelijk te maken. Het water kan duizenden jaren vloeibaar zijn geweest. De witte strepen op de foto geven de krater aan, en scheuren in de bodem daaromheen .
Die stelt de materialen bloot aan ioniserende straling en verandert daarmee de energietoestanden in de atomen.
Omdat ieder element zijn eigen manier heeft om straling te absorberen en uit te zenden, zijn de diverse stoffen aan hun reactie te herkennen.
De spectrometer identificeert niet alleen elementen die bij de vorming van leven betrokken zijn, zoals zuurstof, fosfor en koolstof, maar wijst ook uit hoe verschillende stoffen zijn ontstaan.
Dat is mogelijk doordat de samenstelling van isotopen – varianten van ieder element met verschillende aantallen neutronen in de kern – al naargelang hun herkomst verschilt.
Botsing heeft voor water gezorgd
Als het werk van de Dragonfly in de woestijn erop zit, vliegt hij verder met maximaal 24 kilometer per keer.
In totaal zal de drone 175 kilometer afleggen, twee keer zo ver als alle Marsrovers samen.
De eindbestemming is de grote Selk-krater. Die is ontstaan na een botsing, waardoor het oppervlak kan zijn gesmolten en de kom mogelijk vol water is gelopen.
Hij bestond al duizenden jaren voordat hij opnieuw bevroor, maar in het vloeibare water hebben organische stoffen op Titan zich mogelijk tot leven ontwikkeld.
Maar het leven is waarschijnlijk vluchtig op de ijzige bodem van de Titan, en als de Selk-krater sporen van leven bevat, zijn die oeroud.
Daarom moet de Dragonfly ook de bodemscheuren verkennen die bij kraters als de Selk ontstaan.
Deze scheuren lijken op paden door de ijskap naar beneden, waar radioactieve processen en magnetisme in het binnenste van de maan warmte creëren die water smelt en een drijvende oceaan in stand houdt.
De organische materie op de bodem van Titan kan in contact met water aminozuren vormen, die wellicht zijn uitgegroeid tot eiwitten en cellen, ofwel: leven.
Ze hebben alleen energie nodig, en die kan uit de zeebodem opborrelen in de vorm van bijvoorbeeld het gas waterstofsulfide.
Als de meetapparatuur van de Dragonfly tekenen van leven vindt in de scheuren rond de Selk-krater, hebben we buitenaards leven ontdekt én achterhaald hoe leven op onze planeet is ontstaan, namelijk met behulp van organische stoffen diep in de oceanen.
Achter de aliens aan
Het onderzoek van de Dragonfly houdt niet op met het zoeken naar leven zoals we dat kennen.
Sommige wetenschappers zitten achter buitenaardse wezens aan. Ze denken dat onbekende levensvormen gevormd zijn door andere biochemische spelregels dan op aarde.
Een onderzoeksteam van de Cornell University in New York heeft gesimuleerd hoe een celmembraan eruit zou kunnen zien op Titan.
Celmembranen beschermen cellen in alle levende wezens, maar op Titan ontbreken zuurstof en fosfor om deze te vormen.
De wetenschappers hebben echter ontdekt dat een molecuul op Titan toch een flexibel en sterk membraan kan opleveren.
Experts op het gebied van de methode, de hypothetische biochemie, wijzen erop dat de bouwstenen van leven op Titan andere zullen zijn dan op aarde.
Ons leven is gebaseerd op koolstof met water als oplosmiddel, maar wat als een andere stof de drager is? En als het oplosmiddel niet water maar vloeibaar methaan is?
Dan bruist de methaanzee op Titan mogelijk van de buitenaardse levensvormen die evolueren en ‘leven’ op manieren die we nog nooit eerder hebben gezien.