Kan je Planeet Aarde ontdekken vanuit de ruimte?

Foto: NASA

Als je naar de zon kijkt vanop een exoplaneet die rond een andere ster draait, zou je de aarde dan kunnen ontdekken? Laten we er daarbij gemakshalve van uitgaan dat onze denkbeeldige exosterrenkundige grosso modo over hetzelfde technisch en wetenschappelijk vernuft beschikt als zijn aardse tegenhanger.

Dat is de vraag die de Oostenrijkse sterrenkundige Lisa Kaltenegger, directeur van het Carl Sagan Institute van de Cornell University en haar Amerikaanse collega Joshua Pepper, hoofddocent aan de Lehigh University zich stelden¹. In een straal van 326 lichtjaar (‘dichtbij’) rond het zonnestelsel vonden ze 1004 sterren van waaruit dit zou moeten lukken.

Transitmethode

Met de transitmethode zoek je naar periodieke wijzigingen in de intensiteit van het sterlicht.

De zoektocht naar exoleven (buitenaards leven) verloopt in drie stappen. Eerst zoeken we waar er zich exoplaneten bevinden. Vervolgens filteren we daar de ‘potentieel bewoonbare’ exemplaren uit door te kijken of ze met hun ligging ten opzichte van de moederster kans maken om vloeibaar water te bevatten. Tot slot speuren we de eventuele atmosferen ervan af, in de hoop er moleculen in aan te treffen die wijzen op een biologische oorsprong.

De eerste twee stappen hebben we intussen goed onder de knie. De laatste trekt zich langzaam op gang en moet vooral in de komende jaren vruchten afwerpen, onder meer met de lancering van de James Webb Space Telescope, gepland op 31 oktober 2021.

De transitmethode speelt een sleutelrol in dit hele proces. Ze is verantwoordelijk voor het gros van de ontdekte exoplaneten. Telkens wanneer de exoplaneet de gezichtslijn tussen de moederster en ons doorkruist, verraadt die zijn aanwezigheid door een beetje sterlicht aan onze meetinstrumenten te onttrekken. En als de exoplaneet een atmosfeer heeft, zal die moleculen bevatten die ook nog eens selectief licht van bepaalde golflengten wegfilteren.

De rollen omgekeerd

‘Laten we het gezichtspunt dan eens omkeren en onderzoeken vanwaar je de aarde kan ontdekken met de transitmethode’, aldus Kaltenegger. Daarmee sluit je de overgrote meerderheid van sterren meteen uit, want je kan de aarde slechts vanuit een heel klein strookje van de hemelbol voorbij de zon zien schuiven.

Er is slechts een klein strookje van de hemel, de Earth Transit Zone, waarbinnen je het zonlicht kan zien afnemen wanneer de aarde voorbijschuift.

Bovendien voeren Kaltenegger en Pepper nog extra beperkingen in: ze zoeken enkel naar sterren in de buurt van de zon – anders is het zonlicht te zwak om het effect van de voorbijschuivende aarde te kunnen meten, gooien exotisch stertypes eruit en richten zich op sterren waarvan de afstand en de belangrijkste eigenschappen zoals temperatuur, massa, straal en helderheid voldoende nauwkeurig  bepaald zijn.

Zo belanden ze uiteindelijk aan bij hun lijstje van goed duizend sterren.

SETI

Naar schatting heb je voor elke 100 sterren tussen de 10 en 50 exoplaneten die zowat even groot zijn als de aarde en in de potentieel bewoonbare zone liggen. Door gericht naar exoplaneten te zoeken rond sterren uit het lijstje van Kaltenegger en Pepper, moeten er dan toch zeker 100 aardachtig en potentieel bewoonbaar zijn. Daarvan wil je dan maar wat graag de atmosfeer (voor zover ze die hebben) op moleculen van biologische oorsprong onderzoeken.

Daarmee kadert het onderzoek van Kaltenegger en Pepper in de heropleving van het programma Search for ExtraTerrestrial Inteligence (SETI). Vanaf 1960 hebben radiotelescopen decennialang vruchteloos gezocht naar signalen van intelligente beschavingen. Intussen staat de wetenschap ver genoeg om niet langer in het wilde weg de hemel af te speuren, maar integendeel te focussen op zorgvuldig samengestelde lijstjes met topdoelwitten.

Kaltenegger: ‘Als we zoeken naar intelligent leven in het heelal dat ons kan vinden en contact met ons wil leggen, dan weten we met onze lijst van sterren alvast waar eerst te zoeken’.

Of exoleven bestaat, en zo ja, of we het ooit zullen vinden en er zelfs mee in contact kunnen komen, blijven vooralsnog open vragen. Maar stukje bij beetje komen ze wel binnen het bereik van de wetenschap.

Lisa Kaltenegger licht haar onderzoek zelf toe in een korte video:

Noten

1. Which stars can see Earth as a transiting exoplanet? in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters (20 oktober 2020)