James Webb sluit de mogelijkheid van leven op de planeet TRAPPIST-1 b uit

Vanaf het moment dat de ontdekking ervan op 22 februari 2017 werd aangekondigd , werd het TRAPPIST-1-systeem een van de grootste verwachtingen van astrobiologen. En terecht: zeven rotsachtige werelden , zeven ongeveer zo groot als de aarde, 'slechts' zo'n 40 lichtjaar van ons verwijderd, die allemaal rond een kleine, koele rode dwergster draaien. De spectaculaire ontdekking, bereikt dankzij NASA's inmiddels gepensioneerde Spitzer-ruimtetelescoop, vertegenwoordigde een ware schat aan informatie voor wetenschappers. En het gaf hen het gevoel dat het grote moment, de ontdekking van leven buiten onze wereld, nabij was. Plotseling hadden we inderdaad niet één, maar zeven kandidaat- werelden die vergelijkbaar waren met de onze om te analyseren.

De planeet waar onderzoekers nu hun aandacht op richten is TRAPPIST-1 d, de derde in de familie, die zich precies aan de rand van de zogenoemde 'leefbare zone' bevindt, de smalle baan rond een ster waar de temperaturen geschikt zijn voor het bestaan van vloeibaar water.

Hier in het zonnestelsel wordt die zone ingenomen door de aarde, terwijl Mars, die erbuiten en verder van de zon staat, een ijzige planeet is, en Venus, die er ook buiten staat maar aan de binnenrand, dichter bij onze ster, een hel is met gemiddelde temperaturen van 400 graden . Uiteraard ligt de leefbare zone niet altijd op dezelfde afstand, maar varieert deze van ster tot ster, afhankelijk van hun temperatuur. En ook, zoals we zo meteen zullen zien, hun 'karakter'.

In het geval van TRAPPIST-1 d, een ster die veel kleiner en koeler is dan de onze, is de leefbare zone uitzonderlijk dichtbij: slechts 2% van de afstand tussen de aarde en de zon. Een jaar duurt er slechts vier aarddagen. Maar om te weten of deze wereld kans heeft op leven, moesten we zijn atmosfeer analyseren, iets wat tot nu toe niet mogelijk was.

Met de lancering van de James Webb-ruimtetelescoop (JWST) kreeg de mensheid echter eindelijk een instrument in handen waarmee ze in de atmosfeer van deze hoopvolle werelden kon kijken. En de resultaten lieten niet lang op zich wachten. In een studie die onlangs werd gepubliceerd in The Astrophysical Journal en werd geleid door astrofysicus Caroline Piaulet-Ghorayeb van de Universiteit van Chicago, was het oordeel even duidelijk als ontmoedigend: TRAPPIST-1 d heeft geen beschermende atmosfeer die vergelijkbaar is met die van de aarde. Webbs NIRSpec-instrument, een infraroodspectrograaf die speciaal voor dit doel is ontworpen, vond de moleculaire kenmerken van gassen zoals waterdamp, methaan of koolstofdioxide niet.

De conclusie van Piaulet-Ghorayeb is grimmig en markeert een mijlpaal in de zoektocht naar de 'tweelingen' van onze wereld: "We kunnen TRAPPIST-1 d - zegt hij - uitsluiten van de lijst met potentiële tweelingen of 'neven' van de aarde."

Maar wat betekent dit gebrek aan detectie nu eigenlijk? Wetenschappers overwegen drie mogelijke scenario's, elk met zijn eigen implicaties. Ten eerste zou het kunnen dat TRAPPIST-1 d daadwerkelijk zo'n dunne gaslaag heeft, vergelijkbaar met die rond Mars, dat Webb die simpelweg niet zou kunnen detecteren. Maar zelfs als dat het geval zou zijn, en ondanks het feit dat het technisch gezien een atmosfeer zou hebben, zou het nog steeds te dun zijn om vloeibaar water op het oppervlak vast te houden of om levensvormen te beschermen.

Een tweede, interessantere mogelijkheid is dat de planeet gehuld is in een dichte laag wolken op grote hoogte, vergelijkbaar met die welke het oppervlak van Venus verduisteren. Deze wolken zouden als een sluier fungeren en de signalen van de gassen eronder, waar de telescoop zo gretig naar op zoek is, blokkeren.

Ten slotte is het derde scenario, volgens onderzoekers het meest waarschijnlijke, dat TRAPPIST-1 d niets meer is dan een kale rots, een kale, desolate planeet zonder enige bescherming. Een niet zo vreemd lot voor een planeet in de buurt van een rode dwerg.

Deze laatste mogelijkheid brengt ons tot een van de belangrijkste lessen die het TRAPPIST-1-systeem ons leert. Hoewel rode dwergen het meest voorkomende type ster in ons sterrenstelsel zijn (acht van de tien behoren tot dit type), is hun aard zowel een zegen als een vloek voor het leven.

Enerzijds zijn het langlevende en stabiele sterren die miljarden jaren branden, waardoor hun planeten veel meer tijd hebben om leven te laten bloeien dan de aarde. Anderzijds zijn het ook ongelooflijk onvoorspelbare sterren.

TRAPPIST-1 is, net als veel van zijn zusterplaneten, inderdaad gevoelig voor het uitstoten van hoogenergetische zonnevlammen: enorme zonne-uitbarstingen die hun planeten bombarderen met enorme stralingsgolven. Stel je voor dat onze zon, zonder waarschuwing, een uitbarsting van röntgenstraling en deeltjes naar de aarde zou slingeren met de kracht van honderden atoombommen. Deze uitbarstingen, zoals eerdere studies hebben aangetoond, zijn ware "swipes" die zelfs de meest robuuste planeten van hun atmosfeer kunnen ontdoen .

Het ontbreken van een atmosfeer op TRAPPIST-1 d zou daarom kunnen wijzen op het feit dat de "slechte stemming" van zijn moederster te veel voor hem is geweest. Het bewijst dat de bewoonbaarheid van een planeet niet alleen afhangt van de afstand tot de ster, maar ook van zijn karakter.

Ondanks de resultaten is de zoektocht naar leven in het TRAPPIST-1-systeem nog lang niet voorbij. Wetenschappers richten de James Webb-sonde al op de buitenste planeten van het systeem: TRAPPIST-1 e, f, g en h. Deze planeten, die verder van de ster verwijderd zijn, hebben waarschijnlijk hun atmosfeer behouden, ver weg van de brute aanvallen van zonnevlammen. De hoop op het vinden van water en andere atmosferische componenten op deze planeten blijft daarom intact, hoewel hun grotere afstand ze moeilijker te observeren maakt.

De ontdekking is daarom geen mislukking, maar een belangrijke stap in het begrijpen van wat onze planeet precies bijzonder maakt. Zoals Ryan MacDonald, medeauteur van de studie, uitlegt: "Dankzij Webb weten we nu dat TRAPPIST-1 d verre van een gastvrije wereld is. We komen erachter dat de aarde nog bijzonderder is dan we dachten."

Terwijl wetenschappers alle mogelijke informatie uit TRAPPIST-1 persen, gaat de zoektocht naar andere leefbare planeten onverminderd door. James Webb heeft ons al aanwijzingen gegeven over andere fascinerende exoplaneten. Zo gaf hij ons in 2023 een glimp van K2-18 b, een planeet die geclassificeerd is als een "Hicean", een waterwereld met een waterstofrijke atmosfeer die de aanwezigheid van waterdamp en methaan aantoonde. En hoewel het geen rotsachtige planeet is zoals de aarde, opent het de deur naar het bestaan van een compleet ander soort leefbare wereld.

Een ander recent geval is dat van LHS 475 b, een exoplaneet ter grootte van de aarde die rond de nog koelere rode dwerg TRAPPIST-1 draait, waarvan het onderzoek naar de atmosfeer nog steeds gaande is. Geen van deze werelden blijkt een "tweelingbroertje" van de aarde te zijn, maar het lijdt geen twijfel dat ze allemaal "natuurlijke laboratoria" zijn, die ons les na les leren over de ingrediënten en omstandigheden die nodig zijn voor het ontstaan van leven. De zoektocht gaat dus door. En de James Webb, met zijn infraroodoog, blijft ons beste vergrootglas voor dit fascinerende speurwerk.