Is er leven buiten onze planeet?

De eeuwenoude vraag is al lang gesteld door wetenschappers en onderzoekers zonder veel vooruitgang bij het vinden van het antwoord.

Er zijn er meer dan 4 200 exoplaneten ontdekt buiten ons zonnestelsel, en terwijl eerdere technieken werden ontwikkeld om te testen op leven op exoplaneten, geen van alle getest op complexe, niet-technologische leven zoals vegetatie. Nutsvoorzieningen, ruimtetelescopen kunnen deze planeten binnenkort misschien rechtstreeks bekijken, inclusief een in de bewoonbare zone van de dichtstbijzijnde sterbuur van de aarde. Met de hulp van deze telescopen en een team van onderzoekers in informatica en astronomie aan de Northern Arizona University, een antwoord op deze vraag is misschien niet zo niet van deze wereld.

Gefinancierd door een NASA Habitable Worlds-beurs, een team van onderzoekers, waaronder Chris Doughty, David Trilling en Ph.D. student Andreas Abraham, publiceerde een studie in de Internationaal tijdschrift voor astrobiologie die een techniek ontwikkelt en test om te bepalen of specifiek meercellig of complex, maar niet-technologisch leven op unieke wijze kan worden gedetecteerd buiten het zonnestelsel.

In een poging om enkele antwoorden te vinden, het team wendde zich tot een van de meest voorkomende meercellige levensvormen op aarde:bomen. Specifieker, hun schaduwen.

"De aarde heeft meer dan drie biljoen bomen, en elk werpt schaduwen anders dan levenloze objecten, " zei Doughty, hoofdauteur van het papier en assistent-professor in de School of Informatics, Computeren, en cybersystemen. "Als je 's middags naar buiten gaat, bijna alle schaduwen zullen afkomstig zijn van menselijke objecten of planten en er zouden op dit tijdstip van de dag maar heel weinig schaduwen zijn als er geen meercellig leven was."

Het team veronderstelt dat overvloedig rechtopstaand fotosynthetisch meercellig leven (bomen) schaduwen zal werpen bij hoge zonnehoeken, onderscheiden van eencellig leven. Daarom, toekomstige ruimtetelescopen gebruiken om de soorten schaduwen te observeren, in theorie, bepalen of er vergelijkbare levensvormen op exoplaneten zijn.

"Het moeilijke is dat elke toekomstige ruimtetelescoop waarschijnlijk maar één pixel zal hebben om te bepalen of er leven bestaat op die exoplaneet, " zei Abraham, die nauw met Doughty samenwerkte aan het onderzoek. "Dus, de vraag wordt:kunnen we deze schaduwen detecteren die wijzen op meercellig leven met een enkele pixel?"

Met slechts één pixel om mee te werken, het team moest ervoor zorgen dat de schaduwen die in deze telescopen werden gedetecteerd overtuigend meercellig leven waren, geen andere exoplaneetkenmerken zoals kraters.

"Er werd gesuggereerd dat kraters schaduwen zouden kunnen werpen die lijken op bomen, en ons idee zou niet werken, " zei Trilling, universitair hoofddocent sterrenkunde. "Dus, we besloten om te kijken naar de replica van de maanlandingsplaats in het noorden van Arizona, waar de Apollo-astronauten trainden voor hun missie naar de maan."

Drones werden op verschillende tijdstippen van de dag gebruikt om vast te stellen dat kraters inderdaad anders schaduwen dan bomen.

De onderzoekers wendden zich vervolgens tot beeldvorming om te bepalen of hun theorie op grote schaal zou werken. Door gebruik te maken van de POLDER-satelliet (Polarization and Directionality of Earth's Reflectance), het team was in staat om de schaduwen op aarde te observeren bij verschillende zonnehoeken en tijdstippen van de dag. De resolutie werd verlaagd om na te bootsen hoe de aarde eruit zou zien als een enkele pixel voor een verre waarnemer terwijl deze rond de zon draait. Vervolgens, het team vergeleek dit met vergelijkbare gegevens van Mars, de maan, Venus en Uranus om te zien of het meercellige leven op aarde uniek was.

Het team ontdekte dat op delen van de planeet waar bomen in overvloed waren, zoals het Amazonebekken, meercellig leven kan worden onderscheiden, maar als het ging om het observeren van de planeet als geheel als een enkele pixel, het onderscheiden van meercellig leven was moeilijk.

Echter, het potentieel dat het observeren van schaduwen biedt voor het gesprek over leven op exoplaneten, zou dichterbij kunnen zijn dan wetenschappers en onderzoekers ooit zijn geweest. Doughty gelooft dat de techniek in theorie geldig blijft - een toekomstige ruimtetelescoop zou kunnen vertrouwen op de schaduwen die in een enkele pixel worden gevonden.

"Als elke exoplaneet slechts een enkele pixel was, misschien kunnen we deze techniek de komende decennia gebruiken om meercellig leven te detecteren, " zei hij. "Als er meer pixels nodig zijn, we moeten misschien langer wachten op technologische verbeteringen om te beantwoorden of er meercellig leven op exoplaneten bestaat."