Germen Roding

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: Wageningen Universiteit, tropisch landgebruik met specialisaties plantenteelt en visteelt (master), natuurkunde (gedeeltelijke bachelor), informatica (praktijkervaring)

Europa onder water

West-Europa onder water

Wat zou er gebeuren als de zeespiegel tientallen meters stijgt? Waar moet je heenvluchten als Al Gore’s doemprofetieën echt realiteit worden? Loont het de moeite om te investeren in zwemvliezen en een duikpak, of kunnen we het beste emigreren naar Zwitserland? Bekijk dit filmpje, dat maar liefst 3500 meter water aan de zeespiegel toevoegt en je bent helemaal op de hoogte…

Een vuurstenen bijl uit de Nieuwe Steentijd. Vuursteen was een gewilde substantie voor de vroege mens.

‘Hand geëvolueerd door gereedschapgebruik’

Volgens onderzoek van de universiteit van Kent zijn onze handen geëvolueerd in de veelzijdige grijpinstrumenten die het nu zijn doordat de mens gereedschap is gaan gebruiken.

Nieuw onderzoek van antropologen van de universiteit van Kent heeft een oud vermoeden van Darwin bevestigd: onze handen zijn geëvolueerd tot de huidige veelzijdige vorm als gevolg van het gebruiken van gereedschap. Onderzoek van de anatomie van de hand wees al uit dat de anatomie van onze hand aanmerkelijk verschilt van die van mensapen zoals orang-oetans, gorilla’s en chimpansees.

Een vuurstenen bijl uit de Nieuwe Steentijd. Vuursteen was een gewilde substantie voor de vroege mens.
Een vuurstenen bijl uit de Nieuwe Steentijd. Vuursteen was een gewilde substantie voor de vroege mens.

Cultuur veroorzaakte biologische evoutie in de mens
Uit het onderzoek van Dr Stephen Lycett and Alastair Key, beide van de universiteit van Kent, blijkt dat er duidelijke verschillen zijn in de effectiviteit van de oudste steenbewerking van 2,6 miljoen jaar geleden en die van modernere mensen. Uit een serie van experimenten blijkt dat mensen met kleine handen zoals die van de mensachtige Lucy van 2,6 miljoen jaar geleden veel minder effectieve stenen gereedschappen kon produceren dan onze moderne handen – of de handen van mensachtigen die de tussenschakels tussen deze verre voorouders en ons vormden.

Dit heeft rechtstreeks te maken met de anatomie van de hand, ontdekten de onderzoekers. In hun experimenten maten ze de kracht in de hand en de grootte van de handen van  zestig proefpersonen en lieten hen vervolgens een stuk kabel van een centimeter doorsnede in tweeën snijden – dertig gebruikten een stalen mesje zonder handvat, de overige dertig een vuurstenen splinter. De onderzoekers vonden een significant statistisch verband tussen handgrootte en greepsterkte  enerzijds en snelheid waarmee de deelnemers konden snijden anderzijds.

Dit is het eerste aangetroffen verband tussen de ontwikkeling van techniek en de evolutie van de mens, waarbij de techniek de evolutie van de mens stuurde. Mogelijk verklaart dit ook waarom de eerste mensen zich weinig verspreidden. Vuursteen komt slechts op enkele plaatsen voor. Dit bevestigt bestaande bilogische ideeën over de rol die techniek speelde in de vorming van de mens.

Huidige culturele druk op de menselijk genetisch materiaal
Analyse van het menselijk DNA-materiaal heeft uitgewezen dat het menselijk DNA de laatste tienduizend jaar sterk veranderd is. Dit is, vermoeden onderzoekers, het gevolg van de introductie van landbouw en het houden van vee, waardoor de mens melk is gaan drinken. Om die reden komt lactose-intolerantie nauwelijks meer voor in Europa en andere gebieden waar mensen veel melk drinken. Onze maatschappij ziet er nu heel anders uit dan bijvoorbeeld honderd jaar geleden. Het is duidelijk dat genetische eigenschappen die honderd jaar geleden heel nuttig waren, bijvoorbeeld resistentie tegen hongersnood en lintwormen, nu juist niet zo nuttig zijn. Wat voor type mens zou evolueren uit de nieuwe generatie mensen? Of zullen we in de toekomst designerbabies kweken?

Bronnen
ScienceDaily

Journal of Archaeological Science

Een kooppaleis: Easton Centre in de Canadese stad Toronto. Het moderne leven draait om consumptie, veel consumptie.

Meer gevoeligheid: de oplossing voor consumptiezucht

Op dit moment is een geliefd tijdverdrijf: uren lang door winkelcentra slenteren en dan terugkomen met allerlei dingen die vaak uiteindelijk op een rommelzolder belanden. Eineglijk zijn we alleen op zoek naar een goed gevoel, waarvoor we met allerlei zware en dure apparaten en kledingstukken gaan zeulen. Kan dat niet slimmer?

Sensatiezucht: de wortel van de overconsumptie
Sensatie is de drijfveer voor consumptiedrift. We slepen enorme hoeveelheden goederen heen en weer alleen om te voldoen aan onze behoefte aan sensatie.

Een kooppaleis: Easton Centre in de Canadese stad Toronto. Het moderne leven draait om consumptie, veel consumptie.
Een kooppaleis: Easton Centre in de Canadese stad Toronto. Het moderne leven draait om consumptie, veel consumptie.

Sensatie bij het kopen, steeds minder: sensatie bij het gebruik. Dit neurotische koopgedrag zien economen als grote economische groei. In feite is dit vrij dom. Waar het om gaat zijn de ervaringen en de atomen waarom die ervaringen heen zijn gebouwd vormen in feite ballast, die als de atomen eenmaal hun ervaring hebben overgebracht, eindigen op de vuilnishoop. De moderne mens is als een klein kind, dat speeltjes waarmee het uitgespeeld is weggooit.

Verveelde huisvrouwen, maar ook veel mannen, dwalen door eindeloze winkelcentra om een goed gevoel op te wekken: door het kopen, door het uitpakken, door er even van te genieten en dan weggooien voor iets dat een nog sterkere prikkel oplevert.

Ervaring wordt steeds belangrijker
Toch zie je tegenwoordig dat de materiedichtheid (het aantal atomen per euro) van de economie steeds kleiner wordt en de informatie- of sensatiedichtheid streeds groter. Zo verdwijnen er steeds meer winkels uit het straatbeeld, maar worden deze vervangen door massagesalons, kantoren en andere dienstverlenende bedrijven. Wij verwachten dat deze trend gaat doorzetten. Hoe geavanceerder onze technologie wordt, hoe meer we kunnen met minder atomen. Er zijn nu al computertjes van een kubieke millimeter en de eerste experimentele schakelingen op atoomniveau zijn al gereed, maar het gaat nog veel verder. We weten steeds meer functies uit steeds minder atomen te persen.

Openstellen voor ervaringen
In feite worden veel problemen veroorzaakt omdat we te weinig fijnbesnaard zijn. In plaats van steeds meer prikkels op te zoeken, kunnen we er ook voor zorgen dat we bestaande prikkels intensiever ondergaan. Dikke mensen schrokken vaak het voedsel naar binnen. Diëtisten geven patiënten die af moeten vallen, daarom vaak het advies om langzamer te eten en elke hap ook echt te proeven. In feite kunnen we dat ook doen met dingen die we kopen. Geen kwantiteit meer maar kwaliteit.

Epicurisme
De rebelse klassiek-Griekse denker Epicurus, een leerling van Aristoteles, moest niet veel van de ideeën van de puriteinse filosoof Plato en zijn discipel Aristoteles hebben.
Epicurus geloofde dat het doel van dit leven genieten was en dat er geen onsterfelijke ziel bestaat, want hij was een verstokt aanhanger van de atoomtheorie. De epicureeërs kwamen bij elkaar in gerieflijke tuinen en schroomden niet om met volle teugen van het leven te genieten. Om die reden werd hij verketterd door puriteinen die zijn filosofie immoreel en verdorven vonden.

Ze misten echter de clou van deze geraffineerde denker. Epicurus maakte namelijk een hiërarchisch onderscheid tussen platvloerse genoegens en verfijnder genoegens. Het discussiëren over filosofische onderwerpen, hoe kan het ook anders voor een filosoof, vond Epicurus het hoogst denkbare genot. In feite betekent dit: gevoeliger worden voor verfijnd genot. Kortom: van de geschriften van Epicurus is weliswaar helaas niet veel overgebleven, maar zijn filosofie is actueler dan ooit…

Enceladus zoals gefotografeerd van Voyager is maar klein, maar herbergt nog veel geheimen.

‘Enceladus onverklaarbaar heet’

Het kleine ijsmaantje Enceladus is veel actiever op de zuidpool dan volgens berekeningen kan. Wat is er aan de hand op deze verre satelliet van Saturnus?

Enceladus: niet voor zonliefhebbers
Enceladus is een extreem koude ijsbal van ongeveer vijfhonderd kilometer in doorsnede. Maximumtemperatuur in hartje zomer: tweehonderd graden onder nul.  De zwaartekracht is bijna microscopisch laag. Omdat het maantje voor een groot deel uit ijs bestaat – en vermoedelijk veel water onder de dikke ijskap bevat – achten onderzoekers Enceladus een interessante kandidaat voor buitenaards leven. Het zuidpoolgebied bevat een aantal raadselachtige lijnen, waar geisers vloeibaar water de ruimte in sproeien.

Enceladus zoals gefotografeerd van Voyager is maar klein, maar herbergt nog veel geheimen.
Enceladus, hier gefotografeerd door Voyager, is maar klein, maar herbergt nog veel geheimen.

Metingen van de infraroodmeter van satelliet Cassini laten zien dat er in het zuidpoolgebied veel meer warmte vrij komt dan voorspeld uit berekeningen: 15,8 miljard watt, twintig maal zoveel als alle hete bronnen in Yellowstone National Park (in feite de krater van een slapende reuzenvulkaan) produceren of tweederde van het vermogen van alle elektriciteitscentrales in Nederland samen. Saturnus (en dus ook Enceladus) staat zeer ver van de zon: de zon heeft op Saturnus maar één procent van de kracht hier op aarde. Op grond van deze metingen zijn ook de grootste sceptici nu overtuigd dat er echt een oceaan van vloeibaar water bestaat in Enceladus.

Geheimzinnige hittebron
Kortom: iets moet deze extreem grote warmteproductie veroorzaken. Getijde-effecten  zijn uitgesloten, deze leveren hooguit anderhalf miljard watt. Radioactief verval (op aarde de drijvende kracht van vulkanen en aardwarmte) maximaal 0,3 miljard watt. Onderzoekers geloven niet in een nulpuntsenergiecentrale van aliens, maar denken nu dat Enceladus een ingewikkelde driehoeksrelatie heeft met buurmaan Dione en Saturnus. Door ingewikkelde zwaartekrachtsinteracties tussen deze drie hemellichamen, waardoor Enceladus geregeld wordt gekneed, zou de huidige sterke activiteit verklaard worden en afgewisseld worden door langere perioden inactiviteit. Dat we Enceladus net in een actieve fase aantreffen zou dan toeval zijn.

Metingen van Cassini aan de waterpluimen die Enceladus uitstoot wezen uit dat ze veel opgeloste zouten en organische stoffen bevatten. Sommige exobiologen willen daarom dat een satelliet monsters neemt van zo’n pluim om uit te zoeken of Enceladus buitenaards leven bevat. Diep graven, zoals op Jupiters ijsmaan Europa moet, is dan niet nodig.

Bron: Physorg

Honderd ordes van grootte: de energie van quantum tot quasar.

De energie van (bijna) alles

Energie speelt een allesoverheersende rol in ons leven, wat heet, in het hele universum. Energie komt voor in hoeveelheden die zo klein zijn dat we ze alleen met extreem gevoelige apparatuur kunnen waarnemen, tot energieuitbarstingen die een compleet heelal uit het niets kunnen toveren.

Hieronder een plaatje met de energie van alles, variërend van een stilstaand foton tot het universum (klik voor de volledige vergroting).

Honderd ordes van grootte: de energie van quantum tot quasar.
Honderd ordes van grootte: de energie van quantum tot quasar. Klik voor volledige grootte.

Zee-ijs huisvest een dichte algenmat. Zou dit ook niet voor het ijs van Jupitermaan Europa kunnen gelden? Bron: Antarctic Sun

IJsalgen manipuleren ijs

In zee-ijs bevinden zich kleine kanaaltjes zout water waarin algen en andere eencelligen leven. Naar blijkt, hebben de algen deze zelf geconstrueerd. Onder het ijs houdt zich een ingewikkeld ecosysteem op. Zouden zich op ijswerelden als Jupitermaan Europa ook dergelijke netwerken kunnen ontwikkelen?

IJsbergen huisvesten algenkolonies
Al langer was bekend dat zee-ijs kleine hoeveelheden zout water bevat. Tot voor kort werd gedacht dat de microscopische kanalen met zout water van nature in het ijs voorkomen. Dat blijkt niet het geval: de algen vormen deze kanalen door het uitscheiden van suikers die het vriespunt verlagen. Als gevolg daarvan kunnen de ijsalgen het gehalte aan kooldioxide, voedingszouten en andere essentiële stoffen in het ijs met vele tientallen procenten laten stijgen.

Zee-ijs huisvest een dichte algenmat. Zou dit ook niet voor het ijs van Jupitermaan Europa kunnen gelden? Bron: Antarctic Sun
Zee-ijs huisvest een dichte algenmat. Zou dit ook niet voor het ijs van Jupitermaan Europa kunnen gelden? Bron: Antarctic Sun

Vooral in het voorjaar, als het ijs smelt, zijn deze algen de eerste organismen die van de toegenomen hoeveelheid zonlicht gebruik kunnen maken om zich te vermenigvuldigen en zo veel zuurstof voor de zee onder het ijs te produceren, ongeveer zestig procent van de totale productie in die tijd. Aan het einde van de lange poolwinter is zuurstof zeer schaars onder water, zodat deze verse stroom zuurstof effectief het groeiseizoen start. Onder drijfijs hangen vaak lange slierten algen zoals Melosira arctica. Soortgelijke slierten koloniseren de kanaaltjes in ijs. Pas later in de lente, als het ijsoppervlak breekt en er grote stukken open water ontstaan kunnen vrijlevende algen en dergelijke de fakkel overnemen.

Als het klimaat opwarmt betekent dit waarschijnlijk dat de algen in staat zijn zich aan te passen aan andere groeiomstandigheden, zelfs het waarschijnlijk beter zullen doen en meer voedsel voor de rest van het ecosysteem produceren dan nu. Voor veel arctische ecologen is dit een opluchting.

IJswerelden
Hiermee is ook aangetoond dat ijs een minder ongastvrije omgeving is dan het lijkt. IJsrijke planeten en manen kunnen dus in principe leven herbergen, gesteld dat het leven eenmaal zich ontwikkeld heeft en in staat is om van een andere bron te leven. De lichtintensiteit (zonneconstante) op de baan van Jupiter is een dertigste van die van de aarde. Dit is de lichtintensiteit enkele tientallen meters onder water op aarde. In principe zouden algen het dus uit moeten kunnen houden in het ijs van Europa, al zullen ze dan wel hoge doses radioactieve straling moeten kunnen verdragen. Zouden algen de rode verkleuringen in de buurt van de linae op het oppervlak van Europa veroorzaken?

Bronnen
Science Daily

In haar begindagen bevatte Coca-cola grote hoeveelheden cocaïne.

Drugs legaliseren: de voordelen

Landen als Mexico en Afghanistan worden totaal ontwricht door de verwoestende drugshandel. Ook in landen waar veel drugsverslaafden voorkomen, zoals Iran en de Verenigde Staten blijken drugs en misdaad hand in hand te gaan. Waarom drugs niet legaliseren?

Drugs: akelige chemicaliën
Drugs (of in beter Nederlands: roesmiddelen) zijn chemicaliën die worden geslikt, gespoten of gerookt om een bepaalde gewenste stemmingsverandering op te wekken.

In haar begindagen bevatte Coca-cola grote hoeveelheden cocaïne.
In haar begindagen bevatte Coca-Cola grote hoeveelheden cocaïne.

Sommige drugs zijn sociaal geaccepteerd (zoals alcohol, de nicotine in tabak en caffeïne in koffie, thee en cola), andere worden althans in Nederland min of meer gedoogd (qat, tetrahydrocannabinol in marihuana en hasj). De zogenaamde harddrugs, zoals heroïne, cocaïne en LSD, in de VS methamfetamine, worden door politie en justitie hard aangepakt.

Drugs hebben vaak een verwoestende invloed op drugsgebruikers. Waar de gevolgen van cafeïne redelijk onschuldig zijn, leidt alcohol tot zware lichamelijke verslaving en ziekten als het Korsakov-syndroom en het roken van tabak tot een hoge kans op longkanker en een ophoping van vrije radicalen in het lichaam. Ook cannabis kan lichamelijk verslavend werken en vermindert de hersencapaciteit.
Hallucinogenen zoals in sommige paddenstoelen en LSD veranderen de manier waarop iemand denkt en dingen waarneemt. Ze wekken kunstmatig een psychose op. Over het algemeen werken hallucinogenen niet verslavend, maar zijn uiterst gevaarlijk omdat de gebruiker het contact met de realiteit totaal kwijtraakt en dus zichzelf en anderen in gevaar kan brengen. Ons lichaam maakt natuurlijke opiaten aan, die een pijnstillende en geruststellende werking hebben. Morfine en heroïne bootsen de werking hiervan na en zijn daarom uiterst verslavend. Cocaïne en amfetaminen maken de gebruiker juist manisch en hyperactief, vaak agressief.

Kortom: gezien de uiterst nare effecten van de meeste drugs is het verstandig het gebruik op de een of andere manier aan banden te leggen. Dit is de reden dat in vrijwel alle landen drugswetten bestaan (in Nederland de Opiumwet) die handel en bezit van bepaalde stoffen illegaal maken.

De onbedoelde gevolgen van een drugsverbod
Alcohol is in feite een gevaarlijke harddrug, gevaarlijker dan marihuana of LSD. Het was op zich op het eerste gezicht dus logisch dat de Verenigde Staten in de twintiger jaren besloten tot de Drooglegging, nadat al eerder andere harddrugs zoals cocaïne waren verboden. De gevolgen bleken echter desastreus. Er ontstonden uitgebreide smokkeloperaties en overal werden illegale stokerijen opgezet. Het drankverbod werd massaal ontdoken. Criminelen als Al Capone werden schatrijk door industriële alcohol te roven en deze in illegale whiskey te verwerken. De overheid zou wel eens afrekenen met dat probleempje en besloot industriële alcohol verplicht te laten mengen met gifstoffen. Het resultaat: meer dan tienduizend doden.  In deze tijd is de georganiseerde misdaad groot geworden. Geen wonder dat in de dertiger jaren president Roosevelt de Drooglegging beëindigde.

We zien nu een soortgelijk proces in de Verenigde Staten. Het illegale cocaïnegebruik in de VS is enorm: per Amerikaan naar schatting duizend milligram per jaar, vijf tot tien doses. Ongeveer drie procent van de bevolking gebruikt veel cocaïne. Veel meer dan in Nederland of de rest van Europa. Dit ondanks de draconische drugswetten en de uitpuilende gevangenissen. Buurland Mexico wordt steeds meer ontwricht en ook de drugsgerelateerde misdaad in Amerikaanse sloppenwijken is extreem hoog. Kortom: het druggebruik lijkt onuitroeibaar.

Voordelen van het legaliseren van drugs
Hoewel geen enkele drug om gezondheidsredenen aan te raden is (medicinale cannabis in zeer specifieke gevallen uitgezonderd), is wel duidelijk dat illegaal druggebruik veel verwoestender werkt dan legaal druggebruik.

Tot in de jaren dertig mocht cannabisextract legaal verkocht worden in veel landen zoals de Verenigde Staten.
Tot in de jaren dertig mocht cannabisextract legaal verkocht worden in veel landen zoals de Verenigde Staten.

Er is veel voor te zeggen om drugs op dezelfde manier te behandelen als medicijnen die via de apotheek moeten worden verkocht. Ook medicijnen, bijvoorbeeld digitoxine voor hartpatiënten, zijn in feite gifstoffen waarvan de voordelen voor een bepaalde patiënt groter zijn dan de nadelen. Drugs moeten in feite ook zo behandeld worden.

Sommige mensen hebben behoefte aan de effecten die drugs opwekken en zijn bereid hiervoor de risico’s voor lief te nemen.

Net zoals met medicijnen moet iemand die veel verstand heeft van het middel, er dan voor zorgen dat de bijwerkingen niet extreem hoog zijn. Die mensen zijn er: apothekers. Vergeleken met het kennen van de werking en bijwerking van alle medicijnen die via apotheken verkocht worden, enkele duizenden, is het handjevol drugs een lachertje. Het is dus vrij eenvoudig om apothekers en artsen bij te scholen wat betreft de bijwerkingen van drugs als heroïne en cocaïne. Deze drugs moeten in lage doses voor een lage prijs worden aangeboden om hiermee de illegale markt te vernietigen.

Gebruikers moeten de doses in een klinische medische ruimte, onder toezicht, gebruiken. Zo maak je drugs cultureel onaantrekkelijk, ongeveer net zo opwindend als een griepprik of een bezoekje aan de tandarts. Dit zal verslaafden niet afschrikken, maar nieuwe gebruikers wel.

Ook is bij de huisarts bekend wat voor drugs iemand gebruikt, zodat deze daar bij de behandeling rekening mee kan houden. Er bestaan namelijk nogal wat wisselwerkingen tussen drugs en medicijnen. Uitwassen als heroïneprostitutie en drugsmoorden verdwijnen. Druggebruik kent in principe maar één slachtoffer: de druggebruiker zelf. Door druggebruik te reguleren blijft de schade beperkt en kunnen druggebruikers leren van hun verslaving af te komen.

massa uit licht

Massa uit licht maken, hoe massaloos licht massa krijgt

Massa uit licht maken is makkelijker dan het lijkt. Het is dus wellicht niet een zo groot raadsel als veel natuurkundigen denken, war massa vandaan komt. Met behulp van de reactiewetten van Newton en de relativiteitstheorie (speciaal en algemeen) kom je een heel eind.

Het is nog steeds een onopgelost raadsel dat deeltjesfysici over de hele wereld tot wanhoop brengt: waar komt massa vandaan? Einstein boekte weliswaar een fundamentele doorbraak met zijn beroemde formule energie is massa maal de lichtsnelheid in het kwadraat, maar toch is nog steeds niet verklaard waar massa vandaan komt. Fotonen, bijvoorbeeld, bezitten wel energie maar geen massa. Het graviton, wat het ook is, is nog steeds compleet spoorloos. Maar misschien is er een oplossing…

Eigenschappen van massa

Massa heeft twee eigenschappen, die voor zover we weten in principe los van elkaar staan: het is traag en het is zwaar. De traagheid van  massa uit zich in de moeite die je moet doen om een brok massa in beweging te krijgen. Een rotsblok van twee kilo is twee keer zo moeilijk in beweging te krijgen (bijvoorbeeld met een snelheid van een meter per seconde omhoog te gooien) als een rotsblok van één kilo.

Als je niet op tijd maakt dat je weg komt, kom je op onzachte wijze in aanraking met een tweede eigenschap van massa: het is zwaar. Hoe meer massa, hoe sterker de zwaartekracht op het blok werkt (en hoe sterkere zwaartekracht het blok uitoefent). Op dit principe bewust de weegschaal. Een weegschaal meet niet je massa maar je gewicht: de kracht die massa uitoefent. Als je massa verdubbelt, verdubbelt je gewicht ook. Eigenlijk is dit merkwaardig. Op het eerste gezicht lijken traagheid en zwaartekracht niets met elkaar te maken te hebben. Ook Einstein waagde zich niet aan de oplossing van dit raadsel: de algemene relativiteitstheorie beschrijft slechts wat massa doet met de ruimte er omheen (en zo zwaartekracht opwekt), niet waarom massa traag is en waarom massa überhaupt de ruimte om zich heen vervormt.

Massa uit licht maken

Einstein voorspelde dat je massa kunt maken uit energie.

massa uit licht
Een van binnen volmaakt spiegelende bol kan massa uit licht maken. Bron: NARA, public domain

Kort geleden is die voorspelling ook waargemaakt, met een extreem krachtige laser waarmee elektron- positronparen zijn gemaakt. Een kilowattuur (3,6 MJ) energie staat bijvoorbeeld gelijk aan veertig miljardste gram. Een bekende techniek in deeltjesversnellers is deeltjes versnellen tot vlak bij de lichtsnelheid waardoor ze veel meer (relativistische) massa krijgen. Op die manier is er veel energie beschikbaar om bij de botsing allerlei (hopen de onderzoekers) nog onontdekte deeltjes te produceren.
Door dit te doen weten we echter nog steeds niet wat massa eigenlijk is: immers ook elektronen en positronen hebben een elementaire massa. Wat we eigenlijk willen bereiken is een systeem zonder massa, op een kunstmatige manier massa geven, m.a.w. zowel traag maken als zwaar.

Een bol gevuld met licht krijgt massa

Het meest voorkomende massaloze deeltje dat we kennen is het foton, het lichtdeeltje. Stel je laat een wolk fotonen met samen een hoeveelheid energie van duizend miljard  (1015) kilowattuur in een massaloze, volmaakt spiegelende bol heen en weer kaatsen. Wat voor proefje je ook verzint, bij elke meting lijkt het alsof de inhoud van de volmaakt spiegelende bol een massa heeft van ongeveer veertig gram.

Licht wordt traag

Wil je de bol bijvoorbeeld van je af verplaatsen, dan krijgen de fotonen die op het moment dat je tegen de bol duwt tegen de wand in je richting botsen, een extra impuls en worden daardoor energierijker. Je neemt dat waar als traagheid. Als je de bol weer afremt tot stilstand, staan de fotonen hun extra energie weer af. Het is iets lastiger om rotatie-inertie in te bouwen, maar als de spiegelende bol binnen een oneffen oppervlakte heeft is ook dit mogelijk. Door de bol te laten draaien worden fotonen zo gedwongen in een bepaalde richting (bijvoorbeeld met de klok mee of tegen de klok in) te bewegen. Dit voelt ook als traagheid. Deze energie is ook weer uit de bol te halen door hem tot stilstand te brengen. Trage massa uit licht, dus.

Licht wordt zwaar

De bol lijkt ook zwaar te zijn: tegen je hand te duwen als hij in je hand ligt. De reden is dat licht een roodverschuiving krijgt als het in een zwaartekrachtsveld naar buiten beweegt. De tijd gaat heel iets langzamer naar de aarde toe dan van de aarde af, waardoor fotonen die aan de onderkant van de bol zijn, energierijker lijken dan aan de bovenkant. Door deze (overigens minuscule) blauwverschuiving ontstaat een kracht naar beneden. De bol lijkt (en is dus, natuurkundig gezien) zwaar. Dus we hebben hier niet alleen trage, maar ook zware massa uit licht gemaakt.

Het ontbrekende stukje aan de zwaartekrachtspuzzel

Er ontbreekt nog één stukje aan de puzzel. Hoe oefent de bol zwaartekrachtswerking uit op andere objecten, met andere woorden: hoe vervormt een biljoen kilowattuur aan weerkaatsende lichtenergie binnen een bol ruimtetijd om zich heen, zoals veertig gram materie dat ook doet? Wat denken jullie? Een ding is duidelijk. Hiervoor moeten we echt diep de speculatieve wetenschap induiken…

Eén van de door Hoover aangetroffen bacterieachtige structuren in de meteoriet.

‘Buitenaards leven ontdekt in meteoriet’

NASA-astrobioloog Richard Hoover stelt volgens het Journal of Cosmology dat hij fossielen van blauw-groene algen heeft aangetroffen in enkele koolstofmeteorieten die ouder zijn dan het zonnestelsel.
Worden zijn bevindingen bevestigd door onafhankelijk onderzoek, dan zijn de implicaties wereldschokkend te noemen. De aardse biosfeer is niet alleen: het hele universum bruist van het leven.

Fossiele bacteriën
Hoover deed zijn onderzoek aan CI1, een klasse van koolstofrijke meteorieten. Deze zijn extreem zeldzaam. Op aarde zijn in totaal slechts negen gevonden op een totaal van 35.000 meteorieten. Geen wonder: dit type meteoriet is extreem fragiel en valt in water snel uiteen. Hij bestudeerde fragmenten die uit deze meteorieten waren geprepareerd met twee typen scanning-elektronenmicroscopen: field emission (FESEM) en environmental (ESEM).
Met uiterst opmerkelijke uitkomsten. Hoover trof in de meteoriet structuren aan die als twee druppels water leken op de filamenten van aardse cyanobacteriën, ook bekend als blauw-groene algen. Cyanobacteriën behoren tot de alleroudste levensvormen en bestonden op aarde al meer dan drie miljard jaar geleden. Niet alleen de filamenten kwamen verbluffend veel overeen met hun aardse equivalenten, ook de microstructuren binnen de filamenten komen overeen met structuren die cyanobacteriën gebruiken voor dingen als voortplanting (baeocyten, akineten en hormogonia), stikstofbinding (basale, intercalaire of apicale heterocysten), hechting en voortbeweging (fimbriae).

Eén van de door Hoover aangetroffen bacterieachtige structuren in de meteoriet.
Eén van de door Hoover aangetroffen bacterieachtige structuren in de meteoriet.

Al langer is bekend dat deze klasse meteorieten uiterst rijk is aan complexe organische verbindingen, waarvan meerdere een afbraakproduct zijn van bekende biologisch actieve moleculen als chlorofyl. Ook zijn al in 1834 door de Franse chemicus Berzelius sporen van klei en andere in water gevormde mineralen aangetroffen in een van deze meteorieten, die van Orgueil. Ook uiterst opmerkelijk is dat de verdeling van aminozuren, de bouwstenen van eiwitten, in CI1 meteorieten heel anders is dan in koolwaterstofrijke koolstofmeteorieten zoals die in het Australische Murchison. Kortom: hun oorsprong is heel anders.

‘Aarde ingezaaid door kometen’
Uit de chemische analyse leidt Hoover af dat de CI1 meteorieten afkomstig zijn uit kometen. Hun verhouding tussen waterstof en deuterium (zwaar waterstof) is namelijk exact die van de zon. Ook de combinatie van water en koolstof is bekend van kometen. Recent is bevestigd dat het water in de oceanen van de aarde van kometen afkomstig is. Zo onlogisch is het dus niet om te veronderstellen dat als kometen inderdaad bacterieel leven bevatten – en het vergt heel wat fantasie om Hoovers resultaten te weerleggen – de aarde ingezaaid is door kometen. Panspermie door kometen is reeds voorspeld door de verguisde astrofysici Fred Hoyle en Chandra Wickramasinghe.  Hiermee is een ander al lang bestaand raadsel opgelost: het opmerkelijk snelle ontstaan van het leven op aarde terwijl we weten dat zelfs voor een eenvoudige bacterie heel wat complexiteit nodig is, al blijft de vraag onbeantwoord hoe het leven zich in kometen heeft kunnen ontwikkelen. Mogelijk moeten we dan aan kosmische stofwolken denken, waaruit zich uiteindelijk kometen hebben  gevormd.

Alternatieve verklaringen
Besmetting door aardse bacteriën is volgens Hoover uitgesloten, omdat hij bij het onderzoek bestaande barsten in de meteorieten heeft vermeden en uiterste zorg is betracht om hygiënisch te werken. Ook is het stikstofgehalte in zijn monsters extreem laag, vergelijkbaar met dat in gefossiliseerde resten van honderden miljoenen jaren oud. Het is uitgesloten dat in de zeer korte tijd dat de meteorieten op aarde zijn, aardse bacteriën gefossiliseerd raakten: zelfs fossiele resten van tienduizenden jaren oud bevatten nog veel stikstof. Als dergelijke gedetailleerde resten in een aardse rots waren aangetroffen, waren ze geïnterpreteerd als bacteriële fossielen.

Natuurlijk kunnen de meteorieten ook van iets anders afkomstig zijn dan een komeet. De meest voor de hand liggende verklaring is uiteraard de aarde zelf, gezien de gelijkenis met aardse bacteriesoorten. In het verleden is de aarde meerdere keren getroffen door zware asteroïden, die zeker in staat geacht kunnen worden grote hoeveelheden aards biologisch materiaal te lanceren. Mogelijk is een brok aarde na een lange reis weer teruggekeerd in de dampkring. Hier zijn de isotoopafwijkingen echter te groot voor. De waterstof/deuterium verhouding komt meer in de buurt van die van kometen.

Wetenschappelijke controverse gegarandeerd
Zowel het Journal of Cosmology als Hoover zelf wisten wat hen te wachten zou staan als ze deze uiterst controversiële uitkomsten naar buiten zouden brengen. Hoover zelf heeft gewacht met het naar buiten brengen van zijn onderzoeksresultaten tot hij na vele jaren gedegen werk het wetenschappelijke equivalent van een slam dunk had met een werkelijk overweldigende lawine aan feiten. De redacteuren van het Journal of Cosmology hebben om dezelfde reden het onderzoek voorgelegd aan honderd wetenschappers en vijfduizend andere wetenschappers om een reactie gevraagd.

Bronnen
Journal of Cosmology

Silicium-gebaseerde levensvormen maken vooral kans op hete, vrijwel koolstofloze werelden.

Levensvorm gebaseerd op silicium

Silicium is het zwaardere en minder actieve broertje van koolstof. Chemisch gedraagt silicium zich behoorlijk anders dan koolstof: kooldioxide is een gas, siliciumdioxide komt overal op aarde voor als wit zand. Plastics die bestaan uit koolstof en waterstof zijn erg brandbaar, siliconen, vergelijkbare verbindingen waarbij koolstof is vervangen door silicium, zijn juist zeer resistent tegen hoge temperaturen.

Toch hebben sommige onderzoekers het aangedurfd om te speculeren over levensvormen gebaseerd op silicium. Als koolstof uiterst schaars is en de temperaturen hoog, is leven gebaseerd op silicium duidelijk in het voordeel. Vandaar dat de onderzoekers de kans op silicium levensvormen hoger inschatten in de kern van de melkweg. Eén ding is duidelijk, als silicium-gebaseerd leven zou bestaan. Je moet veel, heel veel geduld hebben om een levensteken te ontwaren aan deze levende rotsen…