Een enkele keer is het mogelijk om een exoplaneet direct waar te nemen. In bijna alle gevallen maakt men echter gebruik van indirecte methoden. Daarbij wordt de invloed van de planeet op zijn moederster benut. Zo kun je de verandering in de helderheid van de moederster meten als er een planeet, gezien vanaf de Aarde (of vanuit de positie van een waarnemingssatelliet), voor zijn moederster langs beweegt en daaruit de omloopsnelheid en de baanlengte en ook de omvang van de planeet afleiden. Als je ook de “wiebel” van de moederster kunt meten als gevolg van de wederzijdse aantrekkingskracht van moederster en planeet (door benutting van het zogenoemde dopplereffect) is het mogelijk de massa van de planeet te bepalen. In combinatie met de omvang (volume) van de planeet levert dat de soortelijke massa op. De laatste grootheid is een indicatie voor de samenstelling van de planeet. Men kan er bijvoorbeeld uit afleiden of er veel water op zo’n planeet voorkomt.
Er is intussen een heel palet aan ‘trucs’ om meer te weten te komen over exoplaneten, zoals de massa, omvang, de omloopbaan en een mogelijke positie in de leefbare zone van de planeet. Maar hoe kom je te weten of er leven is op zo’n verre planeet? Het meest kansrijk is na te gaan of er in de atmosfeer van de exoplaneet stoffen voorkomen die wijzen op biologische processen (te onderscheiden van geologische en chemische processen).
Als een exoplaneet langs zijn moederster beweegt is het soms mogelijk om iets te weten te komen over het bestaan en de samenstelling van zijn atmosfeer. Een fractie van het licht van de moederster scheert dan immers langs de exoplaneet door diens atmosfeer. Afhankelijk van de aard van de daarin voorkomende gasdeeltjes zal er bij specifieke frequenties licht van de moederster worden geabsorbeerd. Analyse van het spectrum van het op Aarde ontvangen licht kan dan informatie opleveren over de samenstelling van de atmosfeer van de exoplaneet. Het gaat om extreem kleine effecten en er worden dan ook zeer hoge eisen gesteld aan de precisie en de gevoeligheid van de waarnemingsapparatuur. En geduld. De signalen zijn zo zwak dat de waarneming vaak herhaald moet worden, zodat het signaal boven de ruis uit kan stijgen. Een probleem is dat de betreffende planeet elke keer weer een rondje maakt. Wie vanuit een exoplaneet de aarde op de korrel zou hebben, moet dus elke keer een jaar wachten voor er weer een effect te meten is. Als je minstens tien metingen moet doen voor een betrouwbaar signaal, ben je dus tien jaar verder. Maar ja, in een ruimte waarin je eerder in miljoenen jaren moet tellen dan in eeuwen, is geduld een schone zaak.
De grote meerderheid van de sterren wordt gevormd door kleine en koele rode dwergen waar planeten heel dicht omheen draaien. Vaak met omlooptijden in de orde van dagen tot weken. Dat schiet op. Helaas begint duidelijk te worden dat deze kleine sterretjes nauwelijks geschikt zijn om op hun planeten levenskansen te creëren.
Ondanks de bovengenoemde beperking is er op dit moment veel belangstelling voor de exoplaneet K2 – 18b. De moederster is de rode dwerg K2-18. De moederster staat op 124 lichtjaar afstand van de zon en bevindt zich in het sterrenbeeld Leeuw. De massa van de exoplaneet is ongeveer acht keer de massa van de aarde en hij wordt daarom geclassificeerd als een superAarde, maar is eerder een mini-Neptunus. Hij draait in 33 dagen rond zijn ster. Met behulp van de James Webb Space Telescope is zijn atmosfeer geanalyseerd.
Hoofdbestanddelen zijn waterstof en helium, niet verrassend, en verder onder meer methaan en dimethylsulfide (DMS). Methaan is een potentiële indicator voor bacterieel leven, maar niet perse, DMS is nog opwindender omdat het op Aarde alleen maar voorkomt als reactieproduct van bacteriën en plankton. Helaas is voor de aanvankelijke claim dat we hier te maken hebben met een door water omgeven planeet nauwelijks rechtvaardiging en is het DMS-signaal, dat goed zou aansluiten bij een oceaanplaneet, zeer zwak en zeker niet betrouwbaar. “Extraordinary claims require extraordinary evidence”, hield Carl Sagan ons voor en dat geldt dus zeker ook voor K2 – 18b.
Buitenaards leven voorlopig nog uit zicht.
Terug naar Fermi.
We staan nog maar aan het begin van onze fascinerende queeste. De kleine man op de drempel van de onpeilbaar grote ruimte. En de Fermi Paradox heeft nog weinig aan betekenis verloren. In tegendeel. Zou het toch niet zo kunnen zijn dat leven, en meer nog complex en intelligent leven, inderdaad extreem zeldzaam is? Dat de Aarde misschien zelfs wel eens de enige plek in de Melkweg, of misschien wel in het hele Universum kan zijn, waar intelligente wezens tot wasdom zijn gekomen?
De Fermi Paradox: Food for Thought
We zijn intussen ruim 70 jaar aan het piekeren over die prikkelende opmerking van Enrico Fermi. Je zou kunnen zeggen dat hij een vuurtje heeft aangestoken waar nog altijd nieuwe brandstof op wordt gegooid. Fermi heeft ons, waarschijnlijk onbedoeld, uitgedaagd om na te denken over onze mogelijke positie in het universum en daar zijn boeiende en belangwekkende beschouwingen en redeneringen uit voortgekomen. De lijst met oplossingen groeit nog steeds. Ze hebben ons geprikkeld en er zijn onderzoeklijnen uit voortgekomen. In 2015 verscheen een boek van Stephen Webb met 75 oplossingen voor de Paradox.Er zijn enkele hoofdlijnen aan te geven in de antwoorden die in de loop van de tijd gegeven zijn op de vraag: “Waar zijn ze?”
Buitenaardse, technologisch hoogontwikkelde beschavingen bestaan niet of zijn hoogst zeldzaam.
De Rare Earth Hypothesis. We zien geen (sporen van) buitenaardse, technisch hoogontwikkelde beschavingen omdat ze er gewoon niet zijn, of op zijn minst hoogst zeldzaam. De evolutie van losse koolstofverbindingen (prebiotische fase) naar leven dat tot interstellair contact in staat is, moet zoveel “filters” of “bottle necks” passeren dat de kans op succes extreem klein is. En het begint al bij de eigenschappen van het planetenstelsel en de betrokken planeet. Ook daarvoor gelden zware voorwaarden, waaronder een “milieu” dat over miljarden jaren stabiel is. Er zijn ook meer gedetailleerde verklaringen, waarin aparte filters worden verondersteld.
Ze bestaan wel maar we “horen en zien” ze niet.
Communicatiebeperkingen. Er kunnen aanzienlijke barrières bestaan voor interstellaire communicatie. Enorme afstanden leiden zullen signalen sterk verzwakken. Het is ook zeer goed denkbaar dat technologisch hoogontwikkelde beschavingen maar relatief kort bestaan. Denk aan de problemen waar we zelf op Aarde tegenaan lopen. Vernietiging door oorlog, door milieurampen, ecologische ravage en klimaatverandering, door pandemieën, door psychologische ontreddering. Als dergelijke beschavingen kort leven is de kans aanzienlijk dat ze elkaar communicatief “mislopen”. En is het ook nog denkbaar dat ze communicatiemiddelen gebruiken die wij niet kunnen detecteren. Denk aan neutrino-communicatie en quantumcommunicatie.
Als er een beperkt aantal hoogontwikkelde beschavingen bestaat is het nog helemaal de vraag of ze wel behoefte aan contact hebben. Hier speelt de “Dark Forest Hypothesis”. Als beschavingen tot de conclusie komen dat elke andere hoogontwikkelde beschaving een potentiële bedreiging/concurrent is omdat je er niet vanuit kunt gaan dat die dat niet is, kan men besluiten om “stil te blijven”. Denk aan de situatie op onze Aarde: een geschiedenis van imperia die steeds weer klaar stonden om een vorig, verzwakkend, of een opkomend imperium uit te schakelen. Soms bij wijze van een “pre-emptive strike”, toeslaan als de opkomende macht nog niet zijn volle sterkte heeft bereikt. Zomaar rondtoeteren dat wij ook meedoen kan dus risico’s opleveren. Want er wordt wel geluisterd, maar niet geantwoord.
Ze zijn er wel, maar ze zijn niet, of nog niet in de Aarde geïnteresseerd.
- We kunnen er niet zomaar vanuit gaan dat andere beschavingen behoefte hebben aan dominantie en kolonisatie. Een beschavingen die zichzelf genoeg is, mogelijk extreem oud, zowel qua beschaving als qua leeftijd van de inwoners, kan in een stabiele toestand verkeren wat betreft levensvoorwaarden (geen groei) en op een zeer hoog spiritueel niveau functioneren. Dat kan ook nog in de variant van een samenleving waarin biologische wezens zijn vervangen door wezens die vanuit de techniek zijn ontstaan (robotica, intelligente automaten).
- Beschavingen die op verkenning gaan zullen hun middelen verstandig willen inzetten. Het kan zijn dat ze de Aarde links laten liggen en kiezen voor interessantere of minder gevaarlijke planeten.
- Weer een andere insteek levert de Zoo Hypothesis Er bestaan buitenaardse beschavingen, die ons wel degelijk in de gaten houden, maar ze doen dat op zodanige manier dat het voor ons onbekend blijft. De Aarde als een dierentuin met onzichtbare bezoekers. De Aarde in quarantaine, misschien om ons zo vrij mogelijk naar onze eigen aard verder te laten ontwikkelen totdat we rijp zijn voor het lidmaatschap van “de Grote Club”. Dit idee lijkt wat minder sterk. Als er relatief veel buitenaardse beschavingen bestaan, moeten ze onderling goeie afspraken maken over een gemeenschappelijke omgang met de planeet Aarde.
- Ze zijn er wel maar we zien ze niet. De astronoom Seth Shostak, betrokken bij het SETI-programma en al tientallen jaren nadenkend over Fermi’s Paradox, is van mening dat het niet alleen een kwestie van tijd en afstand, maar dat ook herkenning een rol speelt. “Maybe we are not alone and have not been. The click beetles in my backyard don’t notice that they’re surrounded by intelligent beings — namely my neighbours and me,” Shostak said, “but we’re here, nonetheless.”
