Leven in het zonnestelsel

Leven in ons zonnestelsel

Mercurius

Gezien de nabijheid tot de zon kan de temperatuur overdag oplopen tot wel +465°C. De planeet heeft geen atmosfeer zodat 's nachts de temperatuur kan dalen tot wel -185°C. Bovendien is deze planeet te klein om een dampkring vast te houden. Vloeibaar water is dan ook uitgesloten. En omdat de planeet geen atmosfeer heeft, is er niets dat het voor leven schadelijk ultraviolet zonlicht tegenhoudt. Het is dan ook onwaarschijnlijk dat deze wereld zonder atmosfeer, zonder water, en die continu beschenen wordt door intens ultraviolet zonlicht, ooit leven heeft gekend.

Venus

Venus is een planeet met een dikke, voornamelijk uit koolstofdioxide bestaande atmosfeer. De atmosferische druk op het oppervlak is 90 keer groter dan op aarde. En omdat kooldioxide zeer goed de zonnewarmte vasthoudt, is de temperatuur op het oppervlak van de planeet ongeveer +475°C. De meest “aangename“ plek is hoog in de atmosfeer waar de temperatuur zo'n +25° C is. Maar de wolken bestaan voor 75% uit zwavelzuur en voor 25% uit waterdamp. Mogelijk zou op die plaats leven kunnen bestaan, maar de kans is klein. Want op aarde komt er in wolken met vergelijkbare druk en temperatuur ook geen leven voor.

Maan

De temperatuur op het maanoppervlak varieert tussen de +116°C en -170°C. De maan heeft geen dampkring en er is geen oppervlaktewater. Mogelijk is er waterijs in diepe kraters vlakbij de polen, waar nooit zonlicht invalt. Zoals Mercurius is de maan te klein om een dampkring vast te houden. Van 1969 tot 1972 zijn er zes Apollo-expedities naar de maan geweest. De maanwandelaars zochten toen naar tekenen van (fossiel) leven, maar er is niets gevonden. Met grote zekerheid kunnen we stellen dat de maan gedurende haar hele geschiedenis een dode wereld is geweest.

Mars

De temperatuur op Mars is veel lager dan op aarde omdat de planeet verder van de zon staat en omdat de atmosfeer te ijl is om warmte vast te houden. Slechts in de zomer kan aan de evenaar de temperatuur net boven nul uitkomen. Er is water op Mars in de vorm van permafrost en ijs. Maar er is geen vloeibaar water, want dat zou onmiddellijk verdampen door de geringe druk. Tijdens de Mars-expedities werd er geen organisch materiaal gevonden. De ijle atmosfeer biedt immers een slechte bescherming tegen ultraviolet zonlicht. En dit licht is zeer efficiënt in het vernietigen van organische verbindingen. De kansen voor leven op Mars zien er dus somber uit. Toch kan het niet volledig worden uitgesloten dat er ooit primitief leven op Mars geweest is.

Jupiter

Jupiter is de grootste planeet van ons zonnestelsel. De atmosfeer van de planeet bestaat hoofdzakelijk uit waterstof en helium. Andere gassen die worden aangetroffen zijn methaan, ammoniak, waterstof, ethaan en waterdamp. Waterstoffosfide, waterstofsulfide en ammoniumhydrosulfide komen slechts sporadisch voor. Door de aanwezigheid van waterdamp zouden de omstandigheden in kleine druppeltjes in de wolken mogelijk geschikt kunnen zijn voor primitief leven. Dit is echter in tegenspraak met wat we op aarde zien. Zelfs op plaatsen op aarde waar het vrijwel altijd bewolkt is zijn geen organismen gevonden die zich aan de omstandigheden in de wolken hebben aangepast en er continu leven. Naar analogie lijkt het dan ook onwaarschijnlijk dat er leven mogelijk is in de atmosfeer van Jupiter.

Saturnus

Saturnus is net als Jupiter een gasreus. De atmosfeer van de planeet bestaat voor meer dan 93% uit waterstof en voor iets meer dan 5% uit helium. Het resterende deel wordt ingenomen door methaan, waterdamp, ammoniak, ethaan, propaan, acetyleen en waterstoffosfide welke sporadisch voorkomen. De kans dat er in de atmosfeer van de planeet leven voorkomt lijkt, net als op Jupiter, nihil.

Uranus en Neptunus

Ook Uranus en Neptunus zijn gasreuzen. Ze staan op zeer grote afstand van de zon. De temperatuur is dan ook lager dan -200°C. We kunnen dan ook met aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid zeggen dat er op beide planeten nooit leven heeft kunnen ontstaan.

Pluto

Pluto bevindt zich ver weg van de zon en daarom is het er ook extreem koud. Waarschijnlijk schommelt de temperatuur er rond de -230 graden, veel te koud voor leven.


Triton

Triton, de grootste maan van Neptunus, bestaat uit rots met een groot percentage waterijs (en andere soorten ijs). Het zonlicht wordt dan ook heel efficiënt gereflecteerd. Met een temperatuur van -235°C is deze maan een van de koudste plekjes in het zonnestelsel. Leven is er dan ook niet mogelijk.


Europa

Europa is met een diameter van 3130 kilometer de kleinste van de Galileïsche manen, de vier grote manen van Jupiter. Galileo Galilei ontdekte haar op 8 januari 1610. Het is een wereld zonder atmosfeer, bedekt met een 9 tot 25 kilometer dikke ijskap. Over deze ijsvlakte lopen enorme scheuren en kloven, sommige wel 20 kilometer breed en 1000 kilometer lang. Er zijn maar weinig meteorietinslagkraters te zien, wat er op duidt dat het oppervlak recentelijk (opnieuw) is gevormd. Het uitzicht van het oppervlak zou het gevolg kunnen zijn van een samenspel van het “drijven“ en langzaam roteren van de kilometers dikke ijskorst. Maar waar drijft het ijs dan op? Mogelijk op vloeibaar water diep onder het oppervlak, waar door de getijdenverwarming de temperatuur hoog genoeg is om het ijs te laten smelten. Meteen rijst de vraag of er misschien leven is in die oceaan van Europa. Ook op aarde bestaan er immers ecosystemen die gedijen in het Zuidpoolijs of op de oceaanbodem. In Antarctica zijn organismen gevonden, die het uitstekend doen in ijs dat slechts in de zomer ontdooit, en die mogelijk miljoenen jaren levensvatbaar blijven in permanent bevroren ijs. Als via de scheuren en kloven in het ijs op Europa water tot dicht onder het oppervlak zou kunnen komen, is er wellicht voldoende zonlicht om (tijdelijk) leven mogelijk te maken dat afhankelijk is van fotosynthese. Zit het water te diep, moet leven een alternatief metabolisme gebruiken. Mogelijk lijkt zulk leven dan op dat van de organismen die zijn gevonden bij methaanschoorstenen op de oceaanbodem, o.a. in de Golf van Mexico en nabij de Galapagoseilanden. Als diep onder het ijs op Europa ook zulk soort schoorstenen voorkomen, dan misschien...

Titan

De grootste maan van Saturnus is op 25 maart 1655 ontdekt door de Nederlandse astronoom Christiaan Huygens. Titan heeft een doorsnede van 5150 kilometer en is daarmee groter dan Mercurius. Het is de enige maan in het zonnestelsel met een dichte atmosfeer. Titan heeft een dikke atmosfeer die voornamelijk bestaat uit stikstof en methaan. Er is geen zuurstof. Op het oppervlak is de druk 1.45 bar – goed vergelijkbaar met de 1 bar op het aardoppervlak. Ruim vier miljard jaar geleden toonde de aardatmosfeer mogelijk gelijkenis met die van Titan nu. Op Titan zelf komt een overvloed van complexe organische moleculen en nitrilen voor. Bovendien zijn er meren en rivieren van vermoedelijk vloeibaar methaan en ethaan en in zulke vloeistoffen zou leven misschien mogelijk zijn. Nadelig voor het ontstaan van leven is de lage temperatuur op Titan, waardoor reacties zeer traag verlopen. Maar Titan bestaat lang genoeg om interessante complexe moleculen en misschien zelfs leven te laten ontstaan. Op Titan kan misschien leven bestaan met een metabolisme gebaseerd op methaan. Deze organismen zouden ethaan drinken, acetyleen en andere vaste polymeren als voedsel gebruiken waarbij waterstof de rol van zuurstof overneemt. Als levensvloeistof (op aarde water) zou ethaan, methaan of een mengsel ervan kunnen dienen. Dit leven zou dan methaan uitademen, wat de voortdurende hernieuwing van methaan in de atmosfeer zou kunnen verklaren. Als er leven voorkomt, is dat uiteraard belangrijk, maar ook als er geen leven op Titan voorkomt kan dit bijdragen tot een beter begrip van de ingrediënten die nodig zijn om leven te doen ontstaan.

Exoplaneten

In de 16de eeuw stelde Giordano Bruno, een Italiaanse aanhanger van Copernicus, dat sterren gelijk zijn aan de Zon, en dus ook planeten moesten hebben. De Inquisitie nam hem dit niet in dank af, en hij moest het bekopen op de brandstapel. Ontdekkingen van planeten bij andere sterren werden aangekondigd in de 19de eeuw. In de meeste gevallen bleek het om dubbelsterren te gaan. In 1988 was er de eerste bevestigde ontdekking: Cephei bleek een dubbelster met een planeet.

Zoektechnieken

Een probleem is dat planeten slechte spiegels zijn dicht bij een zeer heldere lichtbron. Het lijkt een beetje op het vinden van een donkergrijs balletje dat vlak naast een zoeklicht hangt. Bovendien is zelfs onze naaste buur ver weg. Rechtstreekse waarneming is quasi-onmogelijk. Hoe zijn ze wel te vinden?

Gebaseerd op sterbewegingen (dopplereffect en/of astrometrie)

Een ster en bijhorende planeet bewegen om een gemeenschappelijk zwaartepunt. Als de planeet zwaar genoeg is, of de ster een kleinere massa heeft, verandert de beweging t.o.v. de aarde, en kunnen we een afwisselende rood- en blauwverschuiving meten. De techniek levert de beste resultaten voor sterren met een grote planeet in een krappe baan. Kleinere planeten in wijdere omlopen vragen veel meer waarnemingen.

Astrometrie kan van nabije sterren de baananomalie vaststellen en zo op planeten bij de ster wijzen.


Links: Door het snelheidsverschil tussen ons en de bewegende ster (zon) verandert de waargenomen frequentie van het licht. (Het Dopplereffect)
Rechts: (Klik rechtermuisknop -> afbeelding weergeven om te vergroten) Baananomalie van een ster.

Zwaartekrachtlens

Als een planeet voor een ster schuift kan een microlens effect gemeten worden door de zwaartekracht van de planeet. Op die manier werden al planeten ontdekt van 5 tot 15 aardmassa's.


Links: Het effect van de zwaartekrachtlens
Rechts: Het Einsteinkruis, vier afbeeldingen van dezelfde quasar veroorzaakt door het sterke lenseffect van een sterrenstelsel op de voorgrond.

Stofschijven rond sterren

Schijven van ruimtestof rond sterren kunnen ontdekt worden door IR-waarnemingen. In die stofschijven kunnen planeten ontstaan. In het geval van ε Eridani is dit zelfs op foto vastgelegd. Ook in gekende sterrenkraamkamers als de Orionnevel werden stofschijven rond jonge sterren gevonden.

 


Links: Artistieke impressie van een stofschijf rond een ster. 
Rechts: Verscheidene foto's van zulke stofschijven.

Transitmethode

Als een planeet in zijn omloopbaan tussen ons en de ster komt, dekt hij een deel van het licht af dat ons bereikt. Uit langdurige waarnemingen via de hierdoor veroorzaakte helderheidsfluctuaties kunnen we dan o.a. de omloopsnelheid van de planeet berekenen. Wijzigingen in de transittijden kunnen op meerdere planeten duiden.


Verloop van een transitieperiode.

Pulsar-timing

Pulsars zijn resten van supernova-explosies. Het zijn neutronsterren die door hun sterk magnetisch veld nauwe bundels straling uitzenden. Als die bundels de aardbaan kruisen, kunnen we ze waarnemen. Pulsars hebben uiterst regelmatige frequenties. Afwijkingen hiervan kunnen duiden op planeten. Rond twee verschillende pulsars werden zo vier planeten gevonden.

 

Is er iets onduidelijk? Heb je een fout gevonden? Mail ons!