Mensen zijn altijd bang dat buitenaardse beschavingen de uitzendingen van onze oude radioshows en televisie-uitzendingen zullen detecteren en de invasievloot zullen sturen. Maar de realiteit is dat het leven zelf al 500 miljoen jaar lang het bestaan van leven op aarde uitzendt.
Geef de planten maar de schuld.
Naast het vullen van de atmosfeer met zuurstof, geven planten een zeer specifieke golflengte af die zichtbaar is in infraroodstraling. Het is het soort signaal waar andere beschavingen naar kunnen zoeken terwijl ze de melkweg scannen.
Dat is waar we ook naar op zoek zijn.
Maar geef niet alleen de planten de schuld. Andere levensvormen geven ook signalen af, signalen waar we naar kunnen zoeken als we nieuwe exoplaneten ontdekken en ons afvragen of ze daar leven hebben.
NASA's Galileo-ruimtevaartuig werd gelanceerd op 18 oktober 1989. Het was natuurlijk zijn missie om naar Jupiter te vliegen en in een baan om de aarde te gaan, om de planeet en zijn manen jarenlang te bestuderen.
Helaas beschikte NASA niet over de zware liftraket die ze hoopten te gebruiken om het ruimtevaartuig rechtstreeks naar Jupiter te sturen. In plaats daarvan planden ze een reeks slimme flyby-manoeuvres die het ruimtevaartuig de snelheid zouden geven die het nodig had om naar Jupiter te komen.
Eerst vloog het op 10 februari 1990 langs Venus, vervolgens op 8 december de aarde en precies twee jaar later de aarde opnieuw.
Toen Galileo de aarde passeerde, legde het foto's van de aarde en de maan vast en toonde onze planeet vanuit een uniek uitkijkpunt.
Carl Sagan bekeek de foto's en gegevens die terugkwamen uit Galileo en verklaarde dat het ruimtevaartuig “bewijs had gevonden van overvloedige gasvormige zuurstof, een wijd verspreid oppervlaktepigment met een scherpe absorptierand in het rode deel van het zichtbare spectrum en atmosferisch methaan in extreem thermodynamisch onevenwichtigheid ”
Met andere woorden, Galileo had het leven op aarde ontdekt.
Toen NASA's OSIRIS-REx-missie een vergelijkbare vlucht nam, voerden onderzoekers met de missie het experiment opnieuw uit, deze keer opmerkend dat de atmosfeer van de aarde niveaus van methaan, zuurstof en ozon bevatte die veel hoger waren dan wat je zou verwachten van een dode wereld.
Opnieuw ontdekten astronomen dat er leven op aarde is.
Ze ontdekten ook dat het kooldioxidegehalte in 2017 14% hoger was, evenals 12% meer methaan dan toen Galileo 30 jaar eerder dezelfde waarnemingen deed.
Kunnen we deze techniek gebruiken om leven op andere werelden te vinden?
In een recent tijdschriftartikel getiteld "De tijdlijn uitbreiden voor de fotosynthetische rode rand-biosignatuur van de aarde", onderzoeken onderzoekers Jack T. O'Malley-James en Lisa Kaltenegger hoe de aarde er in de afgelopen miljarden jaren in verschillende tijdperken zou hebben uitgezien. . En wat voor soort signalen ze zouden afgeven, waarneembaar door onze telescopen.
Bezoek bijna elke plek op aarde en je ziet overal planten. Bomen, oerwouden, grassen en zelfs de oceanen staan vol met planten.
En de laatste 500 miljoen jaar of zo is chlorofyl overal geweest, waardoor planten hun groene kleur hebben gekregen, omdat ze bij 500 nanometer veel licht reflecteren.
Er zijn veel dingen die in zichtbare golflengten groen kunnen lijken. Maar planten reflecteren sterk in het infraroodspectrum, tussen ongeveer 700 en 750 nm golflengte. Zoals een orde van grootte die meer reflecteert dan enig ander deel van het spectrum.
Kijk naar de aarde in deze zeer specifieke golflengte en zie hem wegbranden. Dat is de rode rand.
Maar volgens dit nieuwe artikel zullen niet alleen planten een duidelijk signaal afgeven. De onderzoekers modelleerden het leven op aarde achteruit in de tijd in verschillende tijdperken om te simuleren hoe onze planeet eruit zou zien voor verre waarnemers.
Voordat planten hun intrede deden, waren korstmossen de meest succesvolle levensvormen, een symbiotische samenwerking tussen fotosynthetische bacteriën en schimmels. Een landschap van korstmos ziet er salie-kleurig tot mintgroen uit. Deze korstmosdekking zou ook een fotosynthetische rode rand hebben gecreëerd, die duidelijk anders was dan een planeet bedekt met planten.
Tussen 500 miljoen jaar en 1,2 miljard jaar geleden zou de aarde het signaal van korstmos uitzenden.
Voordien zouden cyanobacteriën, zoals de algen die vijvers bedekken, dominant zijn geweest en een deel van de planeet bedekken. En nogmaals, dit zou ook zijn eigen rode flankensignaal hebben gegenereerd.
Van 1,2 miljard tot 2 miljard jaar geleden zond de aarde cyanobacteriën uit.
Wat als buitenaardse werelden geen planten bevatten? Ook andere levensvormen genereren een rode rand. Sommige soorten koralen reflecteren volgens de onderzoekers nog meer in het infrarood. Ze zijn niet wijdverbreid hier op aarde, maar misschien kunnen ze een buitenaardse wereld domineren.
Zelfs sommige dieren, zoals zeeslakken, hebben een rode randstijging van 35%. Stel je een planeet voor van zeeslakken.
We moeten echter voorzichtig zijn, er zijn enkele mineralen die een vals positief kunnen afgeven. Een volledig dode planeet met blootgestelde rotsen die kwiksulfide bevatten, zou bijvoorbeeld de rode rand kunnen nabootsen.
Dus nu we weten dat chlorofyl of een vergelijkbare chemische stof een duidelijke indicatie kan zijn van het leven op een buitenzool, welke telescopen zijn er in de maak om ze daadwerkelijk te observeren? Wanneer zullen we daadwerkelijk een planeet kunnen observeren en weten of er buitenaardse planten groeien?
Onze methoden voor het detecteren van planeten gebruiken nu de radiale snelheidsmethode, waarbij de golflengte van licht van een ster rood en blauw verschoven is terwijl de planeten er met hun zwaartekracht omheen rukken.
Dit vertelt ons de massa van de planeten, maar laat ons niet zien waar ze van gemaakt zijn.
De transitmethode meet de hoeveelheid licht die wordt geblokkeerd wanneer een planeet rechtstreeks tussen ons en een ster passeert. Door de hoeveelheid gedimd sterrenlicht te meten, kunnen astronomen de grootte van de planeet schatten.
In de afgelopen paar jaar hebben astronomen een techniek ontwikkeld om het licht dat van de planeet zelf komt te analyseren. Ze meten het chemische spectrum van licht afkomstig van de ster en de planeet samen en scheiden vervolgens wat er net van de planeet komt.
Met behulp van deze techniek hebben astronomen meedogenloos hete planeten gevonden met wolken die ijzer en gesteente bevatten. Zoals gewoonlijk beginnen astronomen extreme werelden te ontdekken en verfijnen vervolgens hun technieken naarmate ze betere hulpmiddelen krijgen.
Maar de meest productieve methode is de directe beeldvormingsmethode. Hiermee gebruikt een aarde- of ruimtetelescoop een coronograaf om het licht van de ster te blokkeren, waardoor alleen het licht van de planeet kan worden waargenomen.
Met deze techniek kon een krachtige telescoop het licht van alleen de atmosfeer van een planeet analyseren. We hebben een hele aflevering over deze techniek gedaan, maar ESA's ARIEL-missie, die in 2028 wordt gelanceerd, zal een van de eerste instrumenten zijn die zijn gewijd aan het scannen van de atmosfeer van andere werelden.
Super-observatoria op de grond zoals de Magellan-telescoop en de European Extremely Large Telescope zullen ook in staat zijn om exoplaneetatmosferen rechtstreeks vanaf de grond te observeren. Ze komen het komende half jaar online, dus het zal niet lang meer duren om te wachten.
Een laatste idee is echt cool, met een soort gereflecteerd licht dat planetshine wordt genoemd. Wanneer de maan een zeer dunne halve maan heeft, wordt slechts een klein stukje van de maan verlicht door de zon. De rest wordt verlicht door gereflecteerd licht van de aarde. We noemen dit Earthshine.
Door alleen het gereflecteerde licht op de maan te observeren, konden astronomen in feite heel veel over de aarde leren. Veranderingen in helderheid kunnen astronomen in staat stellen de continenten op aarde in kaart te brengen en de grootte van de oceanen van onze planeet te berekenen. Ze konden weerspatronen zien en naarmate de seizoenen veranderen, zou sneeuwbedekking bij de polen de hoeveelheid licht die door de maan wordt gereflecteerd, veranderen.
En de gereflecteerde infraroodstraling zou dankzij de gereflecteerde rode rand de aanwezigheid van planten op aarde kunnen aantonen.
Wanneer wetenschappers voorstellen om een signaal de ruimte in te sturen, om buitenaardse beschavingen te informeren dat we hier zijn, maak je geen zorgen over een buitenaardse invasie. Aliens die dichtbij genoeg zijn om die signalen te ontvangen, weten al dat we hier zijn. Onze planten, korstmossen en bacteriën gaven ons miljoenen en zelfs miljarden jaren geleden op.
Maar neem gerust, als onze nieuwe telescopen online komen, zullen hun planten ze ook verraden.
