Een derde factor is de waarschijnlijkheid dat een levenloze planeet een waarneembaar signaal zal produceren – een even ernstige uitdaging, zo beseffen onderzoekers nu, die verstrikt is in het probleem van verkeerd begrepen abiotische alternatieven.
“Dat is een waarschijnlijkheid waarvan we beweren dat je deze niet op verantwoorde wijze kunt vullen”, zei Vickers. “Het kan bijna variëren van nul tot 1.”
Neem het geval van K2-18 b, een ‘mini-Neptunus’ die qua grootte tussen de aarde en Neptunus in ligt. In 2023 onthulden JWST-gegevens een statistisch zwakke signatuur van dimethylsulfide (DMS) in de atmosfeer. Op aarde wordt DMS geproduceerd door mariene organismen. Onderzoekers die het voorlopig op K2-18b ontdekten, interpreteerden andere gassen die in de lucht werden gedetecteerd, als de betekenis dat de planeet een ‘waterwereld’ was met een bewoonbare oppervlakte-oceaan, en ondersteunden hun theorie dat het DMS daar uit het zeeleven kwam. Maar andere wetenschappers interpreteren dezelfde waarnemingen als bewijs van een onherbergzame, gasvormige planetaire samenstelling die meer lijkt op die van Neptunus.
De slecht doordachte alternatieven hebben astrobiologen al verschillende keren gedwongen hun ideeën over wat een goede biosignatuur is, te herzien. Toen fosfine op Venus werd ontdekt, wisten wetenschappers niet hoe het op de levenloze rotsachtige wereld kon worden geproduceerd. Sindsdien hebben ze verschillende levensvatbare abiotische bronnen van het gas geïdentificeerd. Eén scenario is dat vulkanen chemische verbindingen vrijgeven die fosfiden worden genoemd en die zouden kunnen reageren met zwaveldioxide in de atmosfeer van Venus om fosfine te vormen – een plausibele verklaring gezien het feit dat wetenschappers bewijs hebben gevonden van actief vulkanisme op onze tweelingplaneet. Op dezelfde manier werd zuurstof tot de jaren 2010 beschouwd als een biosignatuurgas, toen onderzoekers, waaronder Victoria Meadows van het Virtual Planetary Laboratory van het NASA Astrobiology Institute, manieren begonnen te vinden waarop rotsachtige planeten zuurstof konden accumuleren zonder een biosfeer. Zuurstof kan bijvoorbeeld worden gevormd uit zwaveldioxide, dat overvloedig aanwezig is op werelden zo divers als Venus en Europa.
Tegenwoordig hebben astrobiologen het idee grotendeels verlaten dat een enkel gas een biosignatuur zou kunnen zijn. In plaats daarvan concentreren ze zich op het identificeren van ‘ensembles’ of sets van gassen die zonder leven niet naast elkaar zouden kunnen bestaan. Als er iets de huidige gouden standaard biosignatuur genoemd kan worden, dan is het wel de combinatie van zuurstof en methaan. Methaan breekt snel af in zuurstofrijke atmosferen. Op aarde bestaan deze twee gassen alleen naast elkaar omdat de biosfeer ze voortdurend vernieuwt.
Wetenschappers zijn er tot nu toe niet in geslaagd een abiotische verklaring te bedenken voor de biosignaturen van zuurstof en methaan. Maar Vickers, Smith en Mathis betwijfelen of dit paar – of misschien welk mengsel van gassen dan ook – ooit overtuigend zal zijn. “Er is geen manier om er zeker van te zijn dat waar we naar kijken daadwerkelijk het resultaat van het leven is, in tegenstelling tot het resultaat van een onbekend geochemisch proces,” zei Smith.
“JWST is geen levensdetector. Het is een telescoop die ons kan vertellen welke gassen zich in de atmosfeer van een planeet bevinden”, aldus Mattis.
Sarah Rugheimer, een astrobioloog aan de Universiteit van York die de atmosfeer van exoplaneten bestudeert, is optimistischer. Ze onderzoekt actief alternatieve abiotische verklaringen voor ensemble-biosignaturen zoals zuurstof en methaan. Toch zegt ze: ‘Als ik een fles champagne openmaakte – hele dure champagne – zag ik zuurstof, methaan, water en CO2.2” op een exoplaneet.