Ik heb in het verleden vaak gezegd dat de aarde de beste planeet in het universum is. Evolutie heeft ons aangepast aan deze planeet en het is onwaarschijnlijk dat we ooit een andere planeet kunnen vinden die zo goed voor ons is.
Is het echter de beste planeet? Zijn er plaatsen in het heelal die de voorwaarden kunnen hebben voor meer diversiteit in het leven?
Het feit dat we überhaupt leven op aarde hebben is best verbazingwekkend. We bevinden ons in de bewoonbare zone van een hoofdreeksster die niet te veel dodelijke zonnevlammen produceert.
We hebben een dikke atmosfeer gevuld met zuurstof en stikstof die we kunnen ademen. De planeet is groot genoeg om nog steeds in zijn kern te worden gesmolten, met een roterende ijzeren bol die een planetair magnetisch veld in stand houdt. Dit, gecombineerd met een dikke atmosfeer, beschermt het oppervlak van de planeet tegen kosmische straling, de ergste ultraviolette straling van de zon en dodelijke zonnestormen.
We hebben platentektoniek die constant materiaal op het oppervlak van de planeet recycleert en verse chemicaliën uit het interieur haalt.
We hebben een relatief grote maan, die onze planeet waarschijnlijk stabieler houdt in zijn axiale kanteling, met getijden die de vroege levensvormen hielpen bij de overgang van de oceanen naar het land. Maar niet een te grote maan.
We hebben enorme oceanen die helpen het klimaat van de planeet te reguleren, door warme wateren naar koelere regio's te verplaatsen, om ze diverser en bewoonbaarder te maken.
De lijst gaat maar door en ik weet zeker dat er factoren zijn die we nog niet eens hebben ontdekt.
En als het op aarde aankomt, is het leven goed gegaan, heeft het zijn weg gevonden naar elke mogelijke ecologische niche, zich aangepast door evolutie om bittere kou, intense hitte, de intense druk op de bodem van de oceanen, zelfs steden, die vlak naast de mens leven, aan te kunnen. wezens.
Maar kan de aarde beter zijn? Kunnen er planeten zijn die super bewoonbaar zijn?
Als er iets is dat de sterrenkunde ons heeft geleerd, dan is het dat we niet speciaal zijn. We zijn niet het centrum van het zonnestelsel. Dit is geen speciale plaats of tijd in het universum. En dat betekent waarschijnlijk dat de aarde niet de beste plek is om te leven. Het is de beste plek voor mensen, maar niet voor het leven.
Volgens een paper uit 2013 berekende Penn State-astrobioloog Ravi Kumar Kopparapu en anderen waar de randen van de bewoonbare zone van een ster zich zouden moeten bevinden, op basis van moderne klimaatgegevens. Ze berekenden dat een bewoonbare zone rond een zonachtige ster tussen 0,99 en 1,7 keer de afstand van de aarde tot de zon moet zijn.
Wat betekent dat de aarde zich precies aan de binnenrand van de bewoonbare zone van de zon bevindt. Net, nauwelijks. Als het dichter bij de zon was, zouden we een weggelopen broeikaseffect ervaren, zoals Venus.
U wilt waarschijnlijk dichter bij het midden van de bewoonbare zone zijn, waar orbitale variaties uw planeet niet tot het uiterste zullen drijven.
De aarde is relatief jong. Gezien het feit dat de planeet nog maar 4,5 miljard jaar bestaat, en pas de laatste paar honderd miljoen jaar het meercellige leven heeft ontdekt.
De zon warmt op en aangezien we zo dichtbij zijn, hebben we eigenlijk maar een paar honderd miljoen jaar, hooguit een miljard jaar voordat de temperatuur stijgt en de oceanen verdampen. Maar wat als het leven miljarden jaren meer evolutie had kunnen krijgen om nieuwe, meer diverse vormen van leven uit te werken?
Je denkt dat een vogelbekdier ongebruikelijk is, stel je voor wat je zou krijgen met 2 miljard extra jaren evolutie. Of 20 miljard.
In een paper uit 2016, Superhabitable Worlds, doorlopen Rene Heller en John Armstrong de omstandigheden die de meest bewoonbare planeet kunnen maken. Dit is een zeer leesbaar artikel, met veel coole ideeën. Als je een sciencefictionschrijver bent die op zoek is naar een aantal wereldopbouwende ideeën, bekijk het dan zeker. Ik zet een link in de shownotities.
Ze stellen voor dat sterren met minder massa dan de zon, geclassificeerd als K-sterren, waarschijnlijk de beste kandidaten zijn voor diversiteit omdat ze lang meegaan en relatief stabiel zijn. Een K-type ster heeft een levensduur van 20-70 miljard jaar zonder die vervelende rode dwerg megaflares.
Je zou andere planeten in het zonnestelsel willen hebben, die in staat zijn om asteroïden en kometen met hun zwaartekracht om te leiden om water en andere chemicaliën te leveren die nodig zijn voor het leven. Bedankt daarvoor, Jupiter.
En idealiter wil je meerdere bewoonbare planeten in hetzelfde systeem, die leven heen en weer kunnen sturen. Een proces dat bekend staat als panspermia.
Maak van je bewoonbare planeet de maan van een gasreus om krachtige getijdenkrachten te krijgen die ervoor zorgen dat vers vulkanisch materiaal naar de oppervlakte blijft uitbarsten.
Beter nog, heb een binaire planeet, waar twee werelden om elkaar heen draaien, getijdenkrachten leveren en levensvormen heen en weer uitwisselen.
En we zijn net begonnen!
Maak de planeet groter en je krijgt meer oppervlakte voor water om de temperaturen te laten circuleren (daarover meer in een seconde), maar ook meer oppervlakte voor levensvormen om verschillende niches te exploiteren.
Dus we hebben het over een grotere, massievere planeet. Zodra je ongeveer tweemaal de massa van de aarde hebt, begint de platentektoniek te stoppen, dus probeer onder dat bedrag te blijven.
Je wilt ook een wereld die groot genoeg en heet genoeg is in het interieur voor de beweging van ijzerlegeringen in de kern om een planeetbrede magnetosfeer te behouden.
U maakt zich waarschijnlijk zorgen over de zwaartekracht aan het oppervlak, maar een planeet met het dubbele van de massa van de aarde hoeft slechts ongeveer 40% groter te zijn om ongeveer dezelfde zwaartekracht aan het oppervlak te hebben.
Tijdens een recente conferentie in Barcelona presenteerde Dr. Stephanie Olson van de Universiteit van Chicago het werk dat ze hadden gedaan bij het zoeken naar de omgevingen die het leven op exoplaneten het beste zouden ondersteunen.
Ze gebruikten een tool van NASA, het ROCKE-3D algemene circulatiemodel. Dit is echt een geweldige tool die gratis beschikbaar is voor het publiek. Je kunt naar de website gaan en dan zien hoe de omstandigheden zouden zijn op verschillende werelden, van het oude Venus tot planeten die in een baan om Proxima Centauri draaien.
U kunt hun luchttemperaturen, regenval, bodemconcentraties en meer simuleren.
Laat me u enkele voorbeelden laten zien. Hier is de pre-industriële aarde, met luchttemperaturen die variëren van ongeveer 35 ° C nabij de evenaar tot kouder dan -60 ° C aan de polen.
Maar je kunt de aarde vervangen door het oude Venus, zoals de planeet er 2,9 miljard jaar geleden uitzag toen de zon 20% zwakker was dan nu. Het draaide echter nog steeds eens in de 243 dagen en had waarschijnlijk een ondiepe oceaan die een diepte van 310 meter bereikte in zijn laaglanden.
En hier is een planeet die om de rode dwergster Proxima Centauri draait, de ster die het dichtst bij de zon staat. Omdat de planeet zo dicht bij zijn ster draait, is de planeet waarschijnlijk netjes opgesloten. Dit heeft een dramatische impact op de luchttemperatuur met één kant naar de ster en één kant weg.
Maar als de planeet wel resonantierotatie heeft, waar hij driemaal om zijn as draait voor elke 2 banen, en als hij een atmosfeer heeft die ongeveer overeenkomt met de stikstof- en zuurstofatmosfeer van de aarde, dan krijg je een wereld die er veel meer uitziet comfortabel om van te leven.
Olson en haar team gebruikten deze software om het klimaat en de oceaanhabitats van verschillende soorten exoplaneten te simuleren. Hier op aarde hangt de diversiteit van het leven af van de opwelling van materiaal van diep in de oceanen, waardoor het terugkeert naar de oppervlakte waar het leven het kan gebruiken.
Meer opwelling betekent meer biologische activiteit, meer diversiteit.
Met andere woorden, om de planeten te vinden met de meeste diversiteit aan leven, wil je de werelden vinden die een sterke mate van oceaancirculatie hebben.
Is er iets beters dan de aarde?
Volgens Olson, als een planeet langzamer draait, een hogere atmosferische dichtheid heeft en continenten heeft, dan kun je de hoeveelheid oceaancirculatie vergroten.
En dit geeft ons een idee van waar astronomen naar zullen zoeken als ze buiten de zonnewereld kijken. Wanneer de LUVOIR- of HabEx-missies van NASA in de jaren 2030 vliegen, kunnen ze de oppervlakken van exoplaneten rechtstreeks in beeld brengen. Ze meten de chemicaliën in hun atmosfeer, detecteren water en bepalen zelfs hoeveel van de planeet bedekt is met continenten.
Het zou ons echt niet moeten verbazen als we in de Melkweg superbewoonbare werelden vinden, werelden die duidelijk beter bewoonbaar zijn dan de aarde. Nogmaals, het blijkt dat we niet speciaal zijn. Dat is prima, we hebben tenminste gezelschap.
