Ik ben er vrij zeker van dat ik niet de enige in deze zaal ben
die op een bepaald moment omhoog keek naar de sterren
en zich afvroeg: "Zijn wij de enige,
of zijn er nog andere planeten met leven zoals de onze?"
Ik denk dat het mogelijk is dat ik dan de enige persoon ben
die geobsedeerd genoeg was door die vraag
om er haar carrière van te maken.
Maar we gaan door.
Hoe komen we tot deze vraag?
Ik zou zeggen dat het eerste wat we moeten doen,
is onze ogen afwenden van de hemel en naar onze eigen planeet Aarde kijken.
En bedenk hoeveel geluk de Aarde moest hebben
om een bewoonbare planeet te worden.
Ze moet op zijn minst wel een beetje geluk gehad hebben.
Hadden wij dichter bij de Zon gezeten
of een beetje verder weg,
dan zou het water ofwel weggekookt ofwel bevroren zijn.
Ik bedoel dat het niet vanzelfsprekend is dat een planeet water heeft.
Waren we een droge planeet geweest,
dan zou er niet veel leven op zijn geweest.
En zelfs als we al het water hadden dat we vandaag hebben,
als dat water niet vergezeld was
van de juiste soort van chemische stoffen om het leven op te starten,
dan hadden we een natte planeet, maar net even dood.
Als zoveel dingen fout kunnen gaan,
wat zijn dan de kansen dat ze goed gaan?
Wat zijn de kansen dat de planeet zich vormt
met minstens de nodige basisingrediënten
om het leven te laten beginnen?
Laten we dat samen eens onderzoeken.
Je gaat voor een bewoonbare planeet.
Het eerste wat je nodig hebt,
is een planeet.
(Gelach)
Maar niet zomaar eender welke planeet.
Je hebt waarschijnlijk een typisch Aarde-achtige planeet nodig.
Een planeet die rotsachtig is,
zodat je zowel zeeën als land hebt,
en hij mag noch te dichtbij, noch te ver van zijn ster zitten,
maar alleen in de juiste temperatuurzone.
En dat is waar water vloeibaar is.
Hoeveel van dit soort planeten hebben we in onze Melkweg?
Een van de grote ontdekkingen van de afgelopen decennia
is dat er ongelooflijk veel planeten zijn.
Bijna elke ster heeft een planeet om zich heen.
Sommige hebben er veel.
En tussen deze planeten
zijn er een paar procent Aarde-achtig genoeg
dat we ze zouden kunnen beschouwen als planeten met mogelijk leven.
De juiste soort planeet hebben is dus eigenlijk niet zo moeilijk
als we weten dat er in ons melkwegstelsel ongeveer 100 miljard sterren zijn.
Dat geeft je ongeveer een miljard planeten met potentieel leven.
Maar het is niet genoeg om alleen de juiste temperatuur
of de juiste samenstelling te hebben.
Je hebt ook de juiste chemicaliën nodig.
En het tweede en belangrijke ingrediënt voor een bewoonbare planeet --
ik denk dat dat vrij intuïtief is --
is water.
We definieerden immers onze planeet met potentieel leven
als een met de juiste temperatuur voor vloeibaar water.
Ik bedoel dat hier op Aarde het leven gebaseerd is op water.
Maar meer in het algemeen
is water gewoon echt goed als ontmoetingsplaats voor chemische stoffen.
Het is een zeer speciale vloeistof.
Dit is dus ons tweede basisingrediënt.
Het derde ingrediënt is, denk ik,
waarschijnlijk een beetje verrassender.
We gaan daar organische stoffen moeten hebben,
omdat we denken aan organisch leven.
Maar de organische molecule
die essentieel lijkt voor de chemische netwerken
die biomoleculen kunnen produceren,
is waterstofcyanide.
Wie dit molecule kent,
weet dat je er beter van wegblijft.
Maar het blijkt
dat wat echt, echt slecht is voor geavanceerde vormen van leven,
zoals jullie,
echt, echt goed is om die chemie mee te beginnen,
de juiste soort chemie die kan leiden tot het ontstaan van het leven.
Nu hebben we onze drie benodigde ingrediënten,
te weten: een gematigde planeet,
water en waterstofcyanide.
Hoe vaak komen deze drie samen voor?
Hoeveel gematigde planeten zijn er
met water en waterstofcyanide?
In een ideale wereld
zouden we een van onze telescopen
naar een van die gematigde planeten richten
en het zelf gaan bekijken.
Zo van: "Hebben deze planeten water en cyaniden?"
Helaas hebben we nog geen telescopen die groot genoeg zijn om dat te kunnen.
We kunnen moleculen detecteren in de atmosfeer van een aantal planeten.
Maar dit zijn grote planeten
die vaak vrij dicht bij hun ster zitten,
niet zoals deze, weet je, net geschikte planeten
waar we het hier over hadden,
die veel kleiner en verder weg zijn.
Dus moeten we het anders doen.
De andere manier die we bedachten en daarna hebben gevolgd,
is om niet meer te zoeken naar deze moleculen
op bestaande planeten,
maar ernaar te zoeken in het materiaal waaruit nieuwe planeten ontstaan.
Planeten ontstaan in schijven van stof en gas rond jonge sterren.
Deze schijven krijgen hun materiaal uit het interstellaire medium.
Het blijkt dat de lege ruimte die je tussen de sterren ziet
wanneer je ernaar op zoek bent en existentiële vragen stelt,
niet zo leeg is als ze lijkt,
maar eigenlijk vol met gas en stof,
dat zoals je weet, kan samenklonteren in wolken,
en dan samentrekken om schijven, sterren en planeten te vormen.
Een van de dingen die we altijd zien als we naar deze wolken kijken,
is water.
Ik denk dat we de neiging hebben om water te zien
als iets speciaals voor ons.
Water is een van de meest voorkomende moleculen in het heelal,
inclusief in deze wolken,
deze ster- en planeetvormende wolken.
En dat niet alleen,
water is ook een erg robuust molecule:
het is niet zo makkelijk kapot te krijgen.
Veel van dit water in de interstellaire ruimte
zal dus de nogal gevaarlijke instortreis overleven
van wolken, naar schijf, naar planeet.
Water is dus oké.
Dat tweede ingrediënt gaat niet echt een probleem zijn.
De meeste planeten krijgen bij hun vorming water mee.
Hoe zit het nu met waterstofcyanide?
We zien ook cyaniden en andere soortgelijke organische moleculen
in deze interstellaire wolken.
Maar hier zijn we er minder zeker van of de moleculen gaan overleven
bij hun reis van wolk naar schijf.
Ze zijn wat delicater, kwetsbaarder.
Als we dus gaan weten dat dit waterstofcyanide
zich in de buurt van nieuwe planeten bevindt,
zouden we het echt moeten zien in de schijf zelf,
in de planeetvormende schijven.
Een jaar of tien geleden
startte ik een programma op om te zoeken naar dit waterstofcyanide
en andere moleculen in die planeetvormende schijven.
En dit is wat we gevonden hebben.
Goed nieuws dus, in deze zes beelden
vertegenwoordigen die heldere pixels uitstoot van waterstofcyanide
in planeetvormende schijven op honderden lichtjaren afstand
die tot bij onze telescoop zijn geraakt,
op de detector,
zodat we ze konden zien als dit.
Het goede nieuws
is dat deze schijven inderdaad waterstofcyanide bevatten.
Dat laatste, ongrijpbaardere ingrediënt.
Het slechte nieuws is dat we niet weten waar het zit in de schijf.
Als we hiernaar kijken,
zal niemand kunnen zeggen dat het mooie beelden zijn,
zelfs niet toen we ze kregen.
Je ziet dat de pixelgrootte vrij groot is,
eigenlijk groter dan de schijven zelf.
Elke pixel hier
is iets dat veel groter is dan ons zonnestelsel.
Dat betekent
dat we niet weten waar in de schijf het waterstofcyanide vandaan komt.
En dat is een probleem,
omdat deze gematigde planeten
niet zomaar overal hun waterstofcyanide vandaan kunnen halen,
maar het moet in de buurt zijn van waar ze zich vormen
om erbij te kunnen.
Laten we om dit duidelijk te maken eens nadenken over een analoog voorbeeld,
namelijk het kweken van cipressen in de Verenigde Staten.
Veronderstel dat je terugkomt uit Europa,
waar je prachtige, Italiaanse cipressen hebt gezien,
en je wil wel eens weten
of het zin heeft om ze in de Verenigde Staten te importeren.
Kan je ze hier kweken?
Dus praat je met cipresexperts
en die vertellen je dat er inderdaad een strook is
waar het niet al te warm, noch te koud is in de Verenigde Staten,
waar je ze zou kunnen telen.
En als je een mooie, hoge-resolutiekaart of afbeelding als deze hebt,
is het vrij gemakkelijk om te zien dat deze cipresstrook
overlapt met veel pixels van groene, vruchtbare grond.
Zelfs als ik deze kaart een beetje verslechter,
de resolutie verminder,
kunnen we nog steeds zeggen
dat er vruchtbaar land overlapt met deze strook.
Maar wat als de hele Verenigde Staten
samengebald wordt tot een enkele pixel?
Als de resolutie zo laag is.
Wat doe je dan?
Hoe kan je dan zien of je cipressen kunt kweken in de Verenigde Staten?
Wel, het antwoord is dat je dat niet kunt.
Ik bedoel dat er zeker wat vruchtbaar land is,
of je zou die groene tint niet hebben op die pixel,
maar je zou gewoon niet kunnen vertellen
of iets van dat groen zich op de juiste plaats bevindt.
Dat is net het probleem waarmee we werden geconfronteerd
met onze enkele-pixel afbeeldingen van deze schijven
met waterstofcyanide.
Wat we dus nodig hebben, is iets analoogs,
minstens zo’n lage-resolutiekaarten zoals ik net liet zien,
om te kunnen bepalen of er overlap is
tussen de plaatsen waar er waterstofcyanide is
en waar deze planeten erbij kunnen als ze zich vormen.
Tot onze redding kwam er een paar jaar geleden
deze nieuwe, fantastische, mooie telescoop, ALMA,
de Atacama Large Millimeter and submillimeter Array
in het noorden van Chili.
ALMA is geweldig op veel verschillende manieren,
maar waar ik me op ga richten is deze --
zoals je kunt zien, noem ik dit één telescoop --
maar je ziet eigenlijk veel schotels in dit beeld.
Dit is een telescoop die bestaat uit 66 afzonderlijke schotels
die allemaal samenwerken.
Dat betekent dat je een telescoop hebt
waarvan de grootte gelijk is aan de grootste afstand
waarop je deze schotels uit elkaar kan zetten.
In ALMA's geval is dat enkele kilometers.
Dus krijg je een meer dan een kilometer grote telescoop.
En met zo'n grote telescoop
kan je op echt kleine dingen inzoomen,
inclusief het maken van kaarten van waterstofcyanide
in planeetvormende schijven.
Toen ALMA online kwam een paar jaar geleden,
was dat een van de eerste dingen die ik voorstelde om hem ervoor gebruiken.
Hoe ziet een kaart van waterstofcyanide in een schijf er uit?
Zit het waterstofcyanide op de juiste plaats?
En het antwoord is ja.
Dit is de kaart.
Je ziet de waterstofcyanide-uitstoot verspreid over de schijf.
Ten eerste zit het bijna overal,
en dat is heel goed nieuws.
Maar je hebt veel extra heldere uitstoot
komende uit de buurt van de ster naar het midden van de schijf.
En dat is precies waar we het willen zien.
Dit is de buurt waar deze planeten worden gevormd.
We zien dat niet alleen bij één schijf --
hier zijn drie verdere voorbeelden.
Je kunt zien dat ze allemaal hetzelfde laten zien --
hopen heldere waterstofcyanide-uitstoot
vanuit ongeveer het midden van de ster.
Om eerlijk te zijn, zien we dit niet altijd.
Er zijn schijven waar we het omgekeerde zien,
waar er eigenlijk een gat zit in de emissie naar het centrum.
Het tegenovergestelde van wat wij willen zien.
Dit zijn geen plaatsen waar we zouden zoeken
naar waterstofcyanide waar planeten zich vormen.
Maar in de meeste gevallen
vinden we niet alleen waterstofcyanide,
maar we vinden het ook op de juiste plaats.
Wat betekent dit allemaal?
Ik vertelde jullie in het begin
dat we heel veel gematigde planeten hebben,
misschien wel een miljard of zo,
waarop leven zich kon ontwikkelen
als ze de juiste ingrediënten hadden.
Ik toonde ook aan
dat we denken dat de juiste ingrediënten er meestal ook zijn --
we hebben water, we hebben waterstofcyanide,
evenals andere organische moleculen
samen met de cyaniden.
Dit betekent dat planeten
met de meest basale ingrediënten voor leven
waarschijnlijk ongelooflijk veel voorkomen in onze Melkweg.
En als om leven te ontwikkelen
alleen deze basisingrediënten nodig zijn,
dan zouden er veel planeten met leven moeten zijn.
Maar dat is natuurlijk een grote 'als'.
Ik zou zeggen dat de uitdaging van de volgende decennia,
voor zowel de sterrenkunde als de scheikunde,
is om erachter te komen hoe vaak
planeten met potentieel leven
ook werkelijk leven hebben.
Dank u.
(Applaus)