IN EEN KILOMETERS diep boorgat onder de krater van een vroegere meteoriet-inslag, in het midden van Zweden, hebben onderzoekers de sporen gevonden van levende bacteriën. Sterker nog: uit meer dan vier kilometer diep gelegen granietlagen onder de Siljan-ring haalden ze bacteriën naar boven die in het laboratorium verder konden worden gekweekt. De bacteriën halen hun energie niet uit zonlicht, maar uit de hitte van het inwendige van de aarde. Grondstoffen voor hun lichaamsprocessen ontlenen ze uit gassen en vloeistoffen die uit de aardkern opborrelen.
De opmerkelijke vondst werd deze zomer bekendgemaakt door dr Thomas Gold, hoogleraar sterrenkunde aan de Cornell-universiteit in Ithaca, New York. In een artikel in de Proceedings of the National Academy of Science (dl. 89, p. 6045), schrijft hij door de Zweedse onderzoeker U. Szewzyk persoonlijk op de hoogte te zijn gebracht. De Zweed zal zelf later dit jaar over de ontdekking publiceren.
Het is geen toeval dat Gold als sterrenkundige veel belangstelling toont voor de opmerkelijke bacteriën: volgens hem zetten ze ons op het spoor van een geheel nieuwe theorie over het ontstaan van het leven. Volgens die theorie zou het aardse leven niet boven aan de oppervlakte, maar juist diep in het binnenste van de hete aardkorst zijn ontstaan. In dat geval kan gemakkelijk worden aangenomen dat iets dergelijks zich ook op vele andere planeten heeft voltrokken – ook op planeten waarvan het oppervlak te weerbarstig is om levensvormen te herbergen.
Als Gold gelijk heeft, zou de speurtocht naar leven op Mars weer hervat kunnen worden. Anders dan het Viking-ruimteschip, dat monsters van het Mars-oppervlak mee terug nam naar de aarde, zou een volgende missie juist tot diep in de bodem van de naburige planeet moeten doordringen.
Oceanen
Gold herinnert eraan dat amper twaalf jaar geleden nog werd aangenomen dat het aardse leven alleen kon bestaan dankzij de ideale combinatie van een gematigde oppervlakte-temperatuur, de aanwezigheid van water en de gestage toevoer van zonnestraling. De gedachte was even simpel als geloofwaardig: zowel in de oceaan als op het land zetten planten en bacteriën, met behulp van zonlicht, water en koolzuurgas om in ingewikkelder koolstofverbindingen. Bij dat proces, fotosynthese’ geheten, komt zuurstof vrij. Andere organismen gebruiken die zuurstof om de koolstofverbindingen weer te verbranden, waarbij water en koolzuurgas ontstaan – de cirkel was rond.
De ontdekking van levensvormen in kilometers diepe spleten in de oceaanbodem, ver weg van het zonlicht, dwong wetenschappers om te erkennen dat ook zonder zonneënergie en zuurstof uit de atmosfeer wel degelijk leven kan bestaan. Maar als vanzelf werd toch aangenomen dat die levensvormen zijn ‘afgedaald’ vanaf het aardoppervlak, en zich daar beneden gaandeweg aan de omstandigheden hebben aangepast.
De Zweedse vondst bewijst volgens Gold echter dat het onderaardse leven zich niet beperkt tot spleten in de oceaan. Ook binnenin de aardkorst is leven mogelijk, zij het dat de afmetingen ervan worden beperkt tot de poriën van het gesteente.
Om te beginnen zorgen in de kern van onze planeet radioactieve reacties, een constante hoge druk en grote vloeistofstromen onder invloed van de zwaartekracht voor een continue aanvoer van hitte en opborrelende gassen. Die gassen bevatten bovendien de grondstoffen die voor een levend organisme noodzakelijk zijn: methaangas kan zorgen voor koolstof en waterstofsulfide voor waterstof. Zuurstof kan onder meer worden betrokken uit geoxydeerde metalen.
Voor bacteriën kan de hitte, belangrijk voor de energievoorziening, niet snel te groot te zijn: aangetoond is dat sommige bacteriën een temperatuur van 110 graden Celsius kunnen overleven, wanneer hoge druk tenminste voorkomt dat water begint te koken. Vermoed wordt dat sommige ook 150°C wel doorstaan.
Vooral in die lagen van de aardkorst waarin de temperaturen te laag zijn voor spontane scheikundige reacties maar niet te hoog om bacteriën te laten overleven, zijn de omstandigheden volgens Gold ‘optimaal’ om leven te laten ontstaan. Rekening houdend met deze grenzen, zouden bacteriën op de meeste plaatsen op aarde vijf tot tien kilometer diep kunnen voorkomen.
De omstandigheden zijn in feite zo ideaal, dat volgens Gold diep onder de oppervlakte een rijke schakering aan levensvormen aanwezig is, nog vrijwel geheel onttrokken aan onze waarneming. Rekenend uit de losse pols, schat hij dat de totale voorraad aan ondergronds bacterie-leven even veel ‘biomassa’ kan bevatten als alle levende organismen aan het oppervlak van de planeet bij elkaar.
Net als voor de bacteriën in de oceaanspleten, valt voor de Zweedse bacteriën niet uit te sluiten dat ze hun oorsprong vinden in levensvormen aan het aardoppervlak. Via spleten en kieren kunnen ze in de loop der tijden zijn afgedaald, zich ondertussen aanpassend aan de veranderende omstandigheden.
Maar, meent Gold, dat scenario is eigenlijk erg onwaarschijnlijk. De kans dat het leven aan het oppervlak ontstond is kleiner dan de kans dat het diep in de aardkorst gebeurde. Boven de grond wisselden de omstandigheden met de eeuwen,, en er heerste schadelijke UV-zonnestraling. Bovendien is het fotosyntheseproces dermate ingewikkeld, dat waarschijnlijk eerst eenvoudiger energiebronnen nodig zijn geweest.
Stabiel
In de aardkorst daarentegen waren de omstandigheden steeds stabiel. Er was amper sprake van straling en het ging om betrekkelijk eenvoudige processen. Niet voor niets zijn bacteriën die hun energie ontlenen aan warmte minder ingewikkeld gebouwd dan bacteriën die het van zonlicht moeten hebben.
De theorie van Gold is dan ook simpel: bacteriën zijn ontstaan in kilometers diep gelegen gesteenten, en hebben zich geleidelijk een weg naar het oppervlak gezocht. De levensvormen zoals wij ze kennen, zijn dan niet meer dan een toevallige afsplitsing van die ondergrondse evolutie.
De consequenties van deze theorie zijn groot. Tot nu toe konden bij voorbeeld bijna alle planeten in ons zonnestelsel worden afgeschreven wanneer het erom ging buitenaards leven op te sporen. Alleen Mars, die een soort atmosfeer kent en aan de buitenkant niet al te koud is, gold als kandidaat – tot het moment dat een onbemande ruimtesonde monsters naar de aarde bracht, die geen tekenen van vloeibaar water of leven bevatten.
Maar wanneer Gold gelijk heeft, hebben we al die tijd op de verkeerde plaatsen gezocht. Niet de omstandigheden aan de oppervlakte van planeten zouden doorslaggevend zijn, maar die ver daaronder. Vele planeten met gestolde korsten zouden gedeelten kennen waar de temperatuur en de druk de aanwezigheid van water mogelijk maken. Koolwaterstoffen als methaan zijn volop aanwezig, niet alleen in gasvormige planeten, maar ook in vaste planeten als Pluto, in manen, in kometen en planetoiden. Ergens binnenin kennen vrijwel al dergelijke hemellichamen omstandigheden die vergelijkbaar zijn met die op tien kilometer diepte op aarde. Wanneer het aardse leven in de diepte is ontstaan, heeft het daar even goed kunnen gebeuren.
Gold zelf zou zijn theorie dolgraag controleren met een flinke boortoren op de maan of op Mars. Voorlopig zal dat er niet in zitten, weet hij ook. Hij pleit echter wel voor nieuwe onbemande ruimtemissies, die monsters halen op plaatsen die zich ooit diep onder de oppervlakte bevonden.
De theorie van Gold heeft nog een andere, tot de verbeelding sprekende consequentie: als leven zich inderdaad diep weggeborgen in het binnenste van hemellichamen bevindt, komen ook ruimtereizen van levensvormen in zicht. Waar leven aan de oppervlakte van kometen per definitie ten prooi zou vallen aan intense kosmische straling, zouden bacteriën in het inwendige lange reizen kunnen overleven. De overdracht van levensvormen tussen verschillende planeten zou dan in theorie niet meer uitgesloten zijn.