Zuurstof. Nu is het onmisbaar, maar de eerste levensvormen op aarde konden prima zonder. Hoewel zuurstof alomtegenwoordig is in het heelal – het is het derde meest voorkomende element – is het moeilijk om een atmosfeer te krijgen die rijk is aan moleculair zuurstof. Het reageert met bijna elk ander element in het periodiek systeem. Op de jonge aarde splitsten zonnestralen soms wat zuurstofatomen af van andere moleculen, maar dat losse zuurstof reageerde meteen met ijzer in rotsen en waterstof uit vulkanen. Het simpele, eencellige leven dat toen op aarde was, haalde energie daarom vermoedelijk uit gisting.
Maar de wereld veranderde 2,4 miljard jaar geleden, toen blauwalg genoeg koolstofdioxide en water begon om te zetten in zuurstof en suikers. Het zuurstofgehalte in de atmosfeer steeg uiteindelijk naar 21 procent. Hoe dat precies ging, is nog een raadsel. Wel is duidelijk dat zo complexere levensvormen mogelijk werden.
Al ruim vijf eeuwen geleden wist Leonardo da Vinci dat er ‘iets’ in de lucht zat dat nodig is voor leven. En dat je dit ‘iets’ met verbranding uit de lucht kan halen, waarna dieren stikken. De ontdekking van zuurstof wordt toegeschreven aan twee wetenschappers. Onafhankelijk van elkaar maakten de Zweedse apotheker en scheikundige Carl Wilhelm Scheele in 1771 en de Engelse predikant en scheikundige Joseph Priestley rond 1774 zuurstof door kwikoxide (HgO) te verwarmen.
Op aarde is het kleurloze, geurloze en smaakloze zuurstof onlosmakelijk met leven verbonden. Het kwam in de atmosfeer door leven. Een rijke biodiversiteit ontstond door zuurstof. Toch is zuurstof niet per se een teken van leven, weten astronomen.
Op Europa – een van de 95 manen van Jupiter – produceren niet planten, maar hoogenergetische deeltjes zuurstof. Al in 1995 vond NASA’s ruimtetelescoop Hubble signalen van het element in de ijle atmosfeer van de ijskoude maan. Wanneer hoogenergetische deeltjes die door het krachtige magnetische veld van Jupiter stromen, botsen tegen het waterijs op de oppervlakte van Europa, dan splitsen watermoleculen zich in zuurstofatomen.
Fantaserende astrobiologen
Maar ook al wordt zuurstof in de amosfeer daar niet geproduceerd door leven, de aanwezigheid van zuurstof laat astrobiologen wel over buitenaards leven fantaseren. Op Europa sijpelt vermoedelijk een klein deel van het geproduceerde zuurstof in een ondergrondse, zoute oceaan. Daar zou het een bron kunnen zijn voor leven in het pikzwarte water. Onderzoekers berekenden in een in maart gepubliceerde studie in Nature Astronomy dat Europa achttien kilogram zuurstof per seconde produceert. Dat is minder dan eerder geschat met simpele computermodellen. Of het genoeg is voor leven, is onduidelijk.
Om andere werelden bewoonbaar te maken, kun je ook zelf proberen om zuurstof te maken. NASA maakte moleculair zuurstof in de ijle atmosfeer van Mars met elektrolyse. Dat deden ze met een instrument zo groot als een magnetron – Moxie – dat meereed met marsrover Perseverance.
Maar het was nog niet genoeg. Sinds 2021 heeft MOXI 122 gram zuurstof gemaakt, een hoeveelheid waar een kleine hond 10 uur lang mee kan ademen. Voor nu is de aarde de enige bekende planeet in het zonnestelsel met genoeg zuurstof in een atmosfeer voor mensen om te ademen.
