Mars Als Sleutel Tot De Oorsprong Van Het Leven

In onze verbeelding leven er kleine groene mannetjes op Mars, maar het is veel waarschijnlijker dat leven op andere planeten microbieel is. Planeetkundige Nathalie Cabrol neem ons mee op zoektocht naar microben op Mars. De reis leidt ons op onverwachte wijze naar afgelegen meren in het Andesgebergte. Deze extreme omgeving met een dunne atmosfeer en een verschroeide aarde, komt dicht in de buurt van de situatie op Mars zo'n 3,5 miljard jaar geleden. De observatie van microben in deze omgeving, helpt onze zoektocht op Mars en kan mogelijk verklaren hoe microbiële ontwikkeling in het ene geval tot beschaving leidt en in het andere geval doodloopt.

"Soms zijn belangrijke dingen minuscuul klein. Ik zal je in vijftien minuten proberen te overtuigen dat microben ons een boel kunnen vertellen over vragen zoals: 'Zijn we alleen?' Ze vertellen ons niet alleen iets over het leven in ons zonnestelsel, maar ook over daarbuiten. Daarom zoek ik op de meest onmogelijke plekken op Aarde, in extreme milieus, in omstandigheden waarin de microben nog maar net overleven. Soms overleef ik het ook maar net, als ik ze te dichtbij volg. Het zit zo: wij zijn de enige hoge beschaving in het zonnestelsel, maar dat betekent niet dat er geen microbieel leven dichtbij is. De planeten en sterren die je hier ziet, kunnen elk leven bevatten en dat weten we. Het is zeer goed mogelijk. Als we leven zouden aantreffen op die manen en planeten, dan zou het ons antwoorden geven op vragen zoals: 'Zijn we alleen in het zonnestelsel?' 'Waar komen we vandaan?' 'Leven er verwanten in de buurt?' 'Is er leven buiten ons zonnestelsel?'

We kunnen deze vragen nu stellen omdat er een revolutie heeft plaatsgevonden in ons denken over een leefbare planeet. Tegenwoordig is een planeet leefbaar als ze een gebied heeft waar water stabiel blijft, maar ik vind dit een horizontale definitie van leefbaarheid, want het omvat de afstand tot een ster, maar niet de andere dimensie van leefbaarheid: de verticale dimensie. Ik bedoel hiermee de omstandigheden onder het oppervlak van een planeet, waar geen zonlicht is, maar waar wel water, energie en voedingsstoffen zijn, wat voor sommigen voedsel en bescherming betekent. Neem bijvoorbeeld de Aarde, waar ver van het zonlicht vandaan, diep in de oceaan, het leven floreert enkel op chemische processen.

Als je het vanuit dat punt bekijkt, vallen alle muren weg, er zijn geen beperkingen meer. Als je de koppen recent in de gaten hebt gehouden, dan weet je dat we een ondergrondse oceaan hebben ontdekt op Europa, op Ganymedes, op Enceladus en op Titan. We ontdekten een geiser en warmwaterbronnen op Enceladus. Ons zonnestelsel lijkt wel een gigantisch thermencomplex. Wie ooit thermen bezocht, weet hoeveel microben van die omgeving houden. (Gelach)

Neem nou de planeet Mars. Het oppervlak van Mars is vandaag niet leefbaar, maar leven kan zich onder de grond schuilhouden.

We ontwikkelden onze definitie van leefbaarheid verder en ook onze kennis over wat kenmerken van het leven op Aarde zijn. Er zijn organische moleculen, die de bouwstenen van het leven zijn en er zijn fossielen, er zijn mineralen, biomineralen, die ontstaan door de reactie tussen bacteriën en steen, en dan zijn er nog de gassen in de atmosfeer. Kijk eens naar de minuscule groene algen rechts op de afbeelding hier. Zij stammen rechtstreeks af van de algen die een miljard jaar geleden de atmosfeer van de Aarde vol zuurstof pompten. Daardoor vergiftigden ze 90 procent van het leven op het oppervlak van de Aarde, maar door hen ademen wij nu deze lucht in.

Hoewel onze kennis over deze zaken toeneemt, blijft er één vraag onbeantwoord: 'Waar komen we vandaan?' Wat erger is: we kunnen geen tastbaar bewijs vinden van onze oorsprong op deze planeet, want alles wat ouder is dan vier miljard jaar is verdwenen. Elk spoor is uitgewist door platentektoniek en erosie. Dit noem ik de biologische horizon van de Aarde. Voorbij deze horizon weten we niet waar we vandaan komen.

Moeten we de hoop opgeven? Misschien niet. Mogelijk vinden we bewijs van onze oorsprong op de minst voor de hand liggende plaats: op Mars.

Hoe kan dat? In het begin van het zonnestelsel regende het grote planetoïden en kometen op Mars en de Aarde en ejecta daarvan verspreidden zich in alle richtingen. De Aarde en Mars bekogelden elkaar lange tijd met rotsblokken. Stukken rots vielen op de Aarde en stukken Aarde vielen op Mars. Het is mogelijk dat de twee planeten door dezelfde materialen bevrucht zijn. Misschien wacht onze overgrootvader op ons aan het oppervlakte van Mars. We kunnen zoeken op Mars naar sporen van onze eigen oorsprong. Misschien zal Mars dit geheim openbaren en hierom is Mars zo belangrijk voor ons.

Dit kan alleen het geval zijn als Mars inderdaad leefbaar was toen de omstandigheden geschikt waren. Was Mars leefbaar? Verschillende missies geven een bevestigend antwoord. Toen het leven op Aarde ontstond, had Mars een oceaan, vulkanen, meren en delta's zoals op deze prachtige foto. De Curiosity Rover stuurde een paar weken geleden deze foto, waarop een delta te zien is. De foto toont aan dat er water in overvloed was en dat het lange tijd over het oppervlak vloeide. Dat is goed nieuws voor het leven. Chemisch leven heeft een lange tijd nodig om te ontwikkelen,

dus dit is erg goed nieuws. Zal het gemakkelijk zijn om leven op Mars te vinden? Niet per se,

want het volgende gebeurde: toen op Aarde het leven explosief toenam, verslechterde de situatie op Mars ernstig. Zonnewinden scheurden de atmosfeer uit elkaar, Mars verloor zijn magnetisch veld, kosmische straling en uv-straling teisterden het oppervlak en water verdween in de ruimte of onder de grond. Als we het willen begrijpen, en sporen van levenskenmerken willen vinden op het oppervlak van Mars, als ze er zijn, dan moeten we begrijpen wat het effect van deze gebeurtenissen was op het behoud van de sporen. Slechts dan kunnen we ontdekken waar deze kenmerken zich verbergen en slechts dan zullen we onze Rover naar de juiste plekken kunnen sturen, om monsters te nemen van stenen die ons iets belangrijks kunnen vertellen over wie we zijn. Of misschien laten ze ons zien dat er onafhankelijk leven ontstaan is op een andere planeet.

Het is makkelijk. Je hoeft alleen maar 3,5 miljard jaar terug in de geschiedenis van de planeet te reizen. We hebben enkel een tijdmachine nodig.

Makkelijk, toch? Ja, eigenlijk wel. Kijk om je heen naar de planeet Aarde. Dit is onze tijdmachine. Geologen gebruiken hem om terug te reizen in de geschiedenis. Ik gebruik hem op een andere manier. Ik gebruik de planeet om extreme milieus op te zoeken met omstandigheden die op Mars lijken, op het moment dat het klimaat veranderde. Ik probeer te begrijpen wat er gebeurde. Wat zijn de kenmerken van leven? Wat bleef er over? Hoe gaan we het vinden? Ik neem je mee op mijn tijdreis met die tijdmachine.

Hier zijn we op 4.500 meter hoogte in het Andesgebergte, of minder dan een miljard jaar na de formatie van de Aarde en Mars. Zo zagen ze er ongeveer uit. Overal vulkanen, overal meren die verdampen, mineralen, warmwaterbronnen. Zie je de bergjes aan de rand van de meren? Die worden gebouwd door de nakomelingen van de eerste organismen, waar ons oudste fossiel vandaan komt.

Om te begrijpen wat daar gebeurt, moeten we nog verder gaan. Op deze plekken, net zoals 3,5 miljard jaar geleden op Mars, het klimaat erg snel verandert en water en ijs verdwijnen. Om terug te gaan naar de tijd waarin alles veranderde op Mars, moeten we het hogerop zoeken. Waarom hoger? Wanneer je omhoog gaat, wordt de atmosfeer dunner en minder stabiel, de temperatuur daalt en er is veel meer uv-straling. In feite heb je de omstandigheden van Mars toen alles veranderde.

De rit in de tijdmachine is geen pleziertochtje. Je kan niet rustig zitten in de tijdmachine, je moet 450 kilo aan apparatuur naar de top slepen van deze 20.000 voet hoge vulkaan in het Andesgebergte. Dat is ongeveer 6.000 meter. Je moet slapen op een helling van 42 graden en hopen dat er geen aardbeving zal zijn die nacht. Op de top vinden we waarvoor we kwamen: hier zijn de omstandigheden in het meer gelijk aan die op Mars 3,5 miljard jaar geleden Nu moeten we verder reizen, het meer in. Dat betekent: berguitrusting uittrekken, duikpakken aantrekken en het meer in. Op dat precieze moment stappen we terug in de tijd, 3,5 miljard jaar in de geschiedenis van een andere planeet, om antwoorden te krijgen. Overal barst het van leven. Alles wat je op deze afbeelding ziet, is een levend organisme. Misschien de duiker niet, maar al het andere wel. Maar de afbeelding is misleidend, want hoewel het barst van leven in die meren, is er zoals op veel plaatsen op Aarde door klimaatverandering een groot verlies aan biodiversiteit. In de monsters die we terugbrachten, bestond 36 procent van de bacteriën uit drie soorten en dit zijn de soorten die het tot op heden overleefd hebben.

Dit is een ander meer, vlak naast het eerste. De rode kleur komt niet van mineralen, maar van kleine algen. De uv-straling is venijnig in deze regio. Op Aarde wordt 11 als extreem beschouwd. Tijdens uv-stormen loopt de uv-index hier op tot 43. Factor 30 anti-zonnebrand is daar nutteloos en het water van de meren is zo helder dat de algen zich nergens kunnen verstoppen, dus maken ze hun eigen anti-zonnebrand aan. Dat is de rode kleur die je ziet. Ze kunnen zich niet eindeloos aanpassen, dus wanneer het water van het oppervlak verdwijnt, kunnen de microben nog maar één ding doen: ondergronds gaan. De microben leven in de stenen die je op de afbeelding ziet en de stenen, die een beetje licht doorlaten, beschermen hen. De algen krijgen het goede van de uv en lozen het slechte deel dat hun DNA kan aantasten. Daarom trainen we onze Rover om op Mars op zulke plekken naar leven te zoeken, want als er 3,5 miljard jaar geleden leven was op Mars, dan gebruikte het dezelfde strategie om zichzelf te beschermen. Het is duidelijk dat het onderzoeken van extreme milieus ons veel helpt in de verkenning van Mars en het voorbereiden van missies. Het heeft ons geholpen de geologie van Mars te begrijpen. Het heeft ons geholpen het oude klimaat van Mars en zijn evolutie te begrijpen en zijn potentiële leefbaarheid. De laatste Rover op Mars heeft sporen van organisch materiaal aangetroffen. Er zijn organische materialen op het oppervlak van Mars. De Rover ontdekte ook sporen van methaan. We weten nog niet of dit methaan van geologische of biologische afkomst is. In ieder geval leert deze ontdekking ons dat de hypothese dat er leven is op Mars nog steeds geldig is.

Ik hoop je overtuigd te hebben van het belang van Mars, maar we moeten niet denken dat Mars de enige vindplaats van microbieel leven in het zonnestelsel is, want Mars en de Aarde kunnen een gemeenschappelijke oorsprong van leven hebben, maar het is niet makkelijk als je voorbij Mars gaat. De mechanica van de ruimte bemoeilijkt de uitwisseling van materiaal tussen planeten. Als we leven ontdekken op die planeten, zal het een ander soort leven zijn dan bij ons. Het zou kunnen blijken dat alleen wij leven hebben, of alleen wij en Mars, of dat er verschillende levensbomen zijn in ons zonnestelsel. Ik weet het antwoord nog niet, maar ik weet wel dat wat het resultaat ook zal zijn, wat het magische getal ook is, het zal ons een maat geven waarmee we de kans op leven kunnen voorspellen, overvloed en diversiteit buiten ons zonnestelsel. Onze generatie kan dit bereiken. Dit kan onze nalatenschap zijn, mits we durven te onderzoeken.

Tenslotte, als iemand beweert dat het niet hip is om naar buitenaardse microben te zoeken, omdat je geen filosofische discussie met ze kan voeren, wil ik laten zien hoe je hen kunt tegenspreken. Organisch materiaal kan ons iets vertellen over het milieu, over complexiteit en over diversiteit, DNA of een andere informatiedrager vertelt ons iets over aanpassing, over evolutie, over overleven, over verandering op planeten en de overdracht van informatie. Kortom: ze vertellen ons wat begon als microbiële ontwikkeling en waarom een microbiële ontwikelling soms een beschaving wordt en soms doodloopt.

Neem ons zonnestelsel en de Aarde. Op aarde bestaan meerdere intelligente soorten, maar slechts één heeft technologie bereikt. In de reis van ons eigen zonnestelsel zit een enorm krachtige boodschap die stelt dat we op zoek moeten naar buitenaards leven, klein en groot. Microben spreken en wij luisteren. Ze leiden ons, van planeet tot planeet en van maan tot maan, naar hun grote broers verder weg. Ze tonen ons diversiteit, en overvloed van leven. Ze vertellen ons hoe het leven overleefd heeft en beschaving bereikte, intelligentie, technologie en inderdaad ook filosofie.

Dankjewel."

(Applaus)

 

Bron: TED.com