Er ontstaan op dit moment steeds meer zorgen over het steeds toenemende CO2 gehalte in de atmosfeer. In feite is het lange-termijn probleem van de aarde heel anders: het steeds lagere CO2-gehalte in de lucht bedreigt over enkele honderden miljoenen jaren de biosfeer. Wat is er aan de hand?
Meer kooldioxide is meer regenwoud
Toen de aarde pas was ontstaan bevatte de atmosfeer van de aarde veel meer kooldioxide dan nu. Met het ontstaan van fotosynthese werd dit kooldioxide opgenomen, wat (denkt men) de eerste grote globale ijstijden veroorzaakte. Deze waren veel erger dan die van twintigduizend jaar geleden: bijna de hele aarde, van pool tot evenaar, was overdekt met honderden meters dikke gletsjers. Ook gedurende latere episodes betekende het dalen van het CO2 gehalte slecht nieuws voor het leven, terwijl een hoog CO2-gehalte in de atmosfeer leidde tot een explosie van groen.
Libelles bereikten in het koolstofdioxiderijke Carboon enorme groottes. Bron Wikipedia
Zo was tijdens het vochtige en hete Carboon de aarde van de pool tot de evenaar overdekt met dichte wouden en konden er door het hoge zuurstofgehalte meterslange reuzenpissenbedden en libelles groter dan een duif rondscharrelen.
Direct na het verdwijnen van de dino’s kende de aarde de heetste periode in haar geschiedenis: het Paleoceen-Eoceen thermale maximum met oerwouden tot aan de poolcirkel. Er kwamen subtropische en tropische boomsoorten tot in Alaska en Groenland voor. De woestijnen waren veel kleiner dan nu; overvloedige regenbuien lieten het land druipen van het vocht. U moet de klimaatjokkebrokken die beweren dat hogere temperaturen leiden tot verwoestijning dus niet geloven. In al deze periodes zat er veel meer kooldioxide en vermoedelijk ook methaan in de atmosfeer dan nu.
Wel stond de zeespiegel veel hoger dan nu: honderd tot honderdvijftig meter. Van Nederland zou alleen Zuid-Limburg en misschien wat eilandjes in Twente en op de Veluwe overblijven. Vervelend voor ons (behalve voor de Zuid-Limburgers die geen leegstand meer hebben), maar het verdwijnen van de woestijnen weegt voor de biosfeer ruim op tegen de paar laagvlaktes die onderlopen. Ook zijn de ondiepe zeeën die dan ontstaan zeer vruchtbaar.
Voortdurende CO2-daling laat planten stikken
Wat dat betreft ziet het er in de veel verdere toekomst (we praten dan over honderden miljoenen jaren) somberder uit. Al honderden miljoenen jaren is het kooldioxidegehalte aan het dalen. De temperatuurdaling woordt gecompenseerd doordat de zon steeds feller is gaan schijnen.
De reden voor de CO2-daling: eroderende silicaatgesteenten absorberen steeds meer kooldioxide, waardoor er een CO2-tekort ontstaat voor planten. Ook neemt het vulkanisme (vulkanen zijn een bron van CO2) steeds meer af naarmate er minder radioactief verval is in de aardkern (de uiteindelijke bron van de energie voor vulkanen). Nu al bestaat de helft van alle eiwitten in C3 planten (planten die CO2 rechtstreeks binden, de meeste plantensoorten, in plaats van in twee stappen zoals C4 planten als mais doen) uit het enzym rubisco dat maar één taak heeft: kooldioxide vangen.
Je kan de rol van rubisco vergelijken met die van hemoglobine in gewervelde dieren. Met andere woorden: onze planten stikken op dit moment haast in onze veel te CO2-arme atmosfeer en moeten biochemisch gesproken alle zeilen bijzetten om het laatste restje CO2 te kunnen oogsten. Het opstoken van de steenkool van het Carboon en de olievoorraden is waarschijnlijk het beste dat we ooit voor de biosfeer hebben gedaan. Dus wees de volgende keer een beetje vriendelijker tegen die voorbijscheurende patsers in hun dikke SUV. Niet alleen spekken ze de staatskas flink met hun benzineslurpende sleeën, ze redden ook de wereld.
De atomen waar wij over beschikken zijn precies dezelfde als die van de neolithische jagers die vele duizenden jaren geleden door de Nederlandse bossen zwierven. Toch zijn we nu met meer dan honderd keer zoveel en hebben we toch, een enkele uitzondering daargelaten, een prettiger en gezonder leven dan deze jagers. Het geheim: de informatie volgens welke de atomen zijn gerangschikt. Kooldioxide is op dit moment het meest gehate gas ter wereld, maar splits de CO2 moleculen in koolstof en zuurstof, pers daarna de koolstof onder hoge druk en temperatuur samen en er ontstaat de kostbaarste edelsteen ter wereld.
In de wereld om ons heen liggen ongelofelijke rijkdommen opgesloten. In de bodem, het water en de lucht schuilen paleizen, dure auto’s, luxe plezierjachten. We hoeven alleen maar de atomen op een andere manier te rangschikken. Waarom zijn we dan niet allemaal erg rijk?
Energie
Een eerste verklaring die op zich in de buurt komt, is vrije energie. Niet elke joule is gelijk geschapen. Zo zijn er joules waar je heel veel mee kunt: de kilowatturen uit een stopcontact bijvoorbeeld (een kilowattuur is 3,6 miljoen joule of 3,6 MJ). Met restwarmte kan je daarentegen bijna niets. In theorie bevat bijvoorbeeld een kuub water op kamertemperatuur zo’n 93 kilowattuur aan warmte-energie. Het probleem: die energie zit rotsvast opgesloten in het water. Pas als je een koud reservoir hebt rond het absolute nulpunt kan je die energie in het water nuttig gebruiken (bijvoorbeeld door er een Stirlingmotor op te laten draaien).
Hete magma bevat heel veel warmteenergie. Die wordt pas bechikbaar als de magma als lava aan de koele oppervlakte komt.
Kortom: waar het om gaat, is vrije energie. Elektriciteit uit het stopcontact en bewegingsenergie van een groot voorwerp bestaan bijna helemaal uit vrije energie. Dat wil zeggen dat je makkelijk, bijna zonder verlies, de draaiing van een wiel in elektriciteit kan omzetten (zoals in een dynamo gebeurt) of andersom (met een elektromotor). Met die vrije energie kan je atomen uit elkaar trekken en op een andere manier in elkaar puzzelen. Gevaarlijk chemisch afval? Verhit het tot tweeduizend graden en alles valt in atomen uit elkaar. Met heel veel meer energie kan je zelfs nieuwe atomen, bijvoorbeeld goudatomen, uit andere atomen maken of uit het niets (materie en antimaterie). Een jager kon beschikken over tweehonderd watt vermogen: zijn eigen lichaam. Alleen al een doorsnee scheurijzer op de snelweg verbruikt tweehonderd keer meer. Omdat we over veel meer vrije energie beschikken dan de jagers uit de steentijd kunnen we nu een veel luxer bestaan leiden. Kortom, er bestaat een woord voor magie: vrije energie. Maar wat ontbreekt er nog aan?
De belangrijkste grondstof: visie, een praktische droom
De Venus van Milo zat al die tijd al in het marmer. Het enige wat de beeldhouwer deed was alle marmer weghalen die niet thuishoorde in zijn visie.
Je kan pas een bepaald voorwerp scheppen als je het voor je ziet. Getalenteerde beeldhouwers zien het beeld dat ze willen hebben al voor zich. Het enige wat ze daarna doen is de overbodige steen weghalen. In de klei van de Lek of de Maas bevinden zich miljoenen potentiële bakstenen of luxueuze kleitegels te wachten tot iemand zijn of haar visie tot realiteit maakt. Onze steentijdjager kon zich onmogelijk voorstellen hoe een auto of wasmachine er uit ziet, maar op een wegrennend paard zitten in plaats van er achteraan te rennen, of gekiemde tarwe niet weg te gooien maar te poten wel. Zo ontwikkelde zich onze techniek haperend, stapje voor stapje zoals een blinde die in het duister rondtast. Af en toe is er een meerbegaafde die in staat is verder te kijken en nieuwe mogelijkheden te zien. Uiteraard lijkt in het begin het nieuwe ding erg op het bestaande (de eerste auto’s leken op een koets zonder paarden er voor en de eerste fabrieken met elektromotoren hadden één enorme motor die alle machines in de fabriek aandreef – zoals dat met een logge stoommachine wel moet).
Een blok marmer kan pas in de Venus van Milo veranderen als een beeldhouwer het beeld in de rots ziet. Zo kan een stuk woestijn pas in een groen lustoord of in een rij zonnepanelen veranderen als iemand zich voorstelt dat ze kunnen bestaan. Alleen door een indrukwekkende opstapeling van visies – van die van de uitvinder van het wiel tot die van de modernste kwantumtechniek – zijn we gekomen waar we nu zijn. Kortom: een opmerkelijk soft concept – de visie – ligt ten grondslag aan alle harde technische ontwikkelingen. Visie over de wezenlijke aard van de materie. En visie om die inzichten te vertalen in realiteit. Elk nieuw idee, elk nieuw inzicht verandert de wereld fundamenteler dan een aardbeving. Bij elk nieuw inzicht, mits niet vergeten, is er geen weg meer terug. Er is geen manier meer om mensen te laten denken dat de aarde plat is of dat bij verbranding van hout flogiston vrijkomt in plaats van dat het hout reageert met zuurstof. De uitvinder heeft een grotere en verder reikende invloed op de wereldgeschiedenis dan welke religieuze figuur ook.
Een vruchtbaar klimaat voor nieuwe visies
Wij bestaan uit sterrenstof en allen zullen wij op een dag tot sterrenstof wederkeren. Alles wat van ons over zal blijven – naast een metafysische schim – zijn onze ideeën. Alleen omdat in de tienduizend jaar sinds het ontstaan van de landbouw onze visies explodeerden in omvang en aantal hebben we bereikt waar we nu staan. Het grootste deel van de menselijke geschiedenis was de vooruitgang mondjesmaat.
Slechts in enkele gebieden vond een snelle wetenschappelijke vooruitgang plaats. Dit waren gebieden waar vrijheid, dreiging, individualisme, materialisme tegelijk met abstract denken en optimisme heersten. Optimisme laat het denkraam van visionaire dromers enorm groeien. In het brein van iemand die denkt dat over een paar jaar de wereld vergaat zal geen droom rijpen om een groot droomkasteel te bouwen. Omgekeerd is er ook angst voor een dreigend gevaar die de verbeelding vleugels geeft. Zoals het koloniseren van de maan om aan de verwoesting van de wereld te ontkomen. De wetenschappelijke vooruitgang tijdens de Tweede Wereldoorlog en de Koude Oorlog (en anno nu, de angst voor de concurrentie) was en is zeer hoog.De instroom van nieuwe ideeën, bijvoorbeeld uit andere (sub) culturen uit de rest van de wereld is over het algemeen een verrijking. Tenzij deze ideeën de vrijheid inperken en een domper leggen op de geestelijke vrijheid.
Uitvinders zijn individualisten, eigenwijze mensen die de vrijheid moeten hebben hun afwijkende ideeën te ontwikkelen en uit te voeren. Dit kan alleen in een klimaat waar een zekere vrijheid heerst om af te wijken van de norm. Materialisme – het losstaan van materie en geest – en abstract denken – voor het generaliseren van praktische kennis – zijn beide nodig om de wetenschappelijke methode te kunnen toepassen. En voor uitvinders om te kunnen beschikken over een groot repertoire aan natuurkundige werkingsprincipes om in hun uitvindingen te verwerken.
Ook minder praktische ideeën zijn bruikbaar. Muziek, computerspellen, ontwerpen, nieuwe manieren om samen te leven – zolang ze mensen er maar toe aanzetten meer uit zichzelf te halen, er flow, een virtueuze cirkel ontstaat.
Europa, het nieuwe uitvindersparadijs?
Europa, een klein continent, wordt steeds meer weggedrukt in de marge van de wereldgeschiedenis. De supermachten China en de VS proberen Europa te overheersen en ook Rusland bemoeit zich steeds meer met de kleine landtong ten westen van de Karpaten. De dreiging dat Europa door machtige buurstaten onder de voet gelopen zal worden neemt toe. In plaats van een eigen Europese supermacht op te richten die alles zal verstikken, is het denk ik beter onze kracht te zoeken in verscheidenheid. Zolang we maar in vrede met elkaar leven.
Hoe klein Europa ook is, we kennen een opmerkelijke verscheidenheid aan culturen met elk eigen sterke en zwakke punten. Als iedere cultuur zich op zijn of haar sterke punten concentreert, vormen de verschillen een enorme generator van nieuwe ideeën. Laten we alsjeblieft niet ons mooie continent om zeep helpen met nog meer eenheidsworst. Laat de Sardijnen vooral happen in hun wormenkaas en de Spanjaarden stierengevechten houden. Wij verzekeren ze wel.
De planetoïdengordel is een ring van brokstukken rots en ijs tussen de planeten Mars en Jupiter. Door de sterke zwaartekracht van Jupiter heeft zich hier nooit een grote planeet kunnen vormen. Pas in 1802 werd het eerste object in de planetoïdengordel, de ongeregelde ijsbal 1 Ceres, ontdekt.
De planetoïdengordel is vermoedelijk zeer rijk aan metalen en andere interessante materialen voor mijnbouw. Alhoewel de totale massa gering is, is het totale oppervlak enorm en is er geen atmosfeer, zodat mijnbouw veel makkelijker is dan op aardachtige planeten. Eindelijk een einde aan de burgeroorlog in Kongo en rampzalige dagmijnbouw?
Planetoïdengordel factsheet
Grootte: miljoenen fragmenten ijs, gesteente en metaal variërend van meer dan 900 km doorsnede (Ceres) tot enkele meters en kleiner
Zwaartekracht: 2,8% van de aarde (Ceres) tot vrijwel nul
Atmosfeer: vrijwel geen; zonnewind
Temperaturen: -108 graden tot -173 graden C (gemiddeld; grote temperatuurvariaties dag en nacht)
Pluspunten: rijkdom aan grondstoffen, lage zwaartekracht, vacuüm, geologisch stabiel
Gevaren: kosmische straling, meteorieten, weinig zonne-energie, botontkalking door lage zwaartekracht
De omgeving
Ingeklemd tussen Mars en Jupiter is de planetoïdengordel een brede puinring bestaande uit haast ontelbaar veel brokken.
Foto van ruimtetelescoop Hubble van de dwergplaneet Ceres, het grootste object in de planetoïdengordel. Waar komt die merkwaardige witte vlek vandaan?
De grootste asteroïde, 1 Ceres, heeft een bolvorm en wordt daarom nu beschouwd als een dwergplaneet. De overige asteroïden, waarvan de grootste 2 Pallas, 4 Vesta en 10 Hygeia zijn, zijn te klein om tot een volmaakte bolvorm samen te trekken en hebben een onregelmatige vorm. Omdat de planetoïdengordel enorm groot is, bestaat deze voornamelijk uit eindeloos veel leegte waar de ruimterotsen doorheen zweven.
Hoe kom je er?
Het grootste probleem is het overwinnen van de zwaartekrachtspotentiaal van de aarde. In feite zijn de planetoïden met minder energie te bereiken vanaf de maan of Mars dan het kost om van de aarde naar de maan te gaan. De afstand is groot, waardoor robotverkenners jaren onderweg zijn. Als minder zuinig wordt omgesprongen met brandstof zijn binnen een tot twee jaar reizen de meeste locaties in de asteroïdengordel te bereiken.
Hoe bewoonbaar is de planetoïdengordel?
Een ruimtepak onder druk, bescherming tegen de felle zonnewind en kosmische straling zijn absoluut vereist. Zonder ruimtepak houdt een mens het ongeveer een minuut uit. Vermoed wordt dat op enkele van de grootste asteroïden grote hoeveelheden water en ijs voorkomen – volgens sommige optimisten is de hoeveelheid water op Ceres zelfs groter dan de zoetwatervoorraad op aarde. Helaas is de zwaartekracht op Ceres veel te laag.
De metaalasteroïde Kleopatra lijkt nog het meest op een hondenkluif. Ook dit kleinere zusje van Psyche is zeer rijk aan schaarse metalen.
Wat zijn de voordelen ?
De planetoïdengordel bevat naar we denken een grote hoeveelheid grondstoffen die met relatief weinig moeite zijn te winnen. De grootste metaalrijke asteroïde, de 200 km grote rots 16 Psyche, bestaat voor een groot deel uit puur ijzer en nikkel, klaar om te verwerken, in totaal 1.7×10^19 kg nikkelijzer. Dat is genoeg nikkel en ijzer om elke aardbewoner aan 2,4 miljoen ton metaal te helpen. Ter illustratie: Dat is meer metaal dan in twintig Nimitzklasse (de grootste ooit gebouwd) vliegdekschepen zit. En dan hebben we het nog niet eens over de grote hoeveelheden goud, rhodium en andere schaarse metalen waar nu ploeterende stakkers in het regenwoud riviertjes (en zichzelf) voor vergiftigen met dodelijk kwik. Kortom: één enkele winstgevende mining operation op Psyche en het is eindelijk afgelopen met de afschuwelijke burgeroorlog in Kongo, verwoestende dagmijnbouw in de VS en vergiftigde modderlawines in Hongarije.
De grote afstand tot de zon en de aarde maken het een minder geschikte plaats voor ruimtestations of ruimtekolonies – tenzij die worden aangedreven met kernenergie. Vermoedelijk is er ook zeer veel uranium en ander splijtbaar materiaal aanwezig op Psyche en soortgelijke planetoïden, dus dat is goed uitvoerbaar.
Gevaren in de planetoïdengordel
De planetoïdengordel is dicht bezaaid met ruimtepuin en kent geen beschermend magnetisch veld of atmosfeer. Gelukkig roteren vrijwel alle planetoïden in dezelfde richting om de zon waardoor het gevaar van micrometeorieten iets kleiner is dan anders. Micrometeorieten hebben een grotere bewegingsenergie dan kogels. Kent je ruimtepak of ruimtestation een lek en kan je dat niet dichten, dan ben je ten dode opgeschreven. Kortom: mijnstations kunnen maar beter beschikken over een stevige beschermlaag.
Hoe zou een kolonie op een asteroïde er uit zien?
Een asteroïde-mijnstation, volgens NASA
Door het vrijwel volledig ontbreken van een atmosfeer moeten kolonies op asteroïden luchtdicht afgesloten zijn en een dikke beschermlaag kennen tegen kosmische straling en micriometeorieten.
Het menselijk lichaam reageert slecht op lange periodes in een lage-zwaartekrachtsomgeving.
De goedkoopste oplossing is de tactiek van onze verre voorouders in de IJstijd te volgen: grotten bewonen. Het recept: hol een asteroïde helemaal uit (bijvoorbeeld ten behoeve van mijnbouw), stoffeer het ding knus met aarde, rivieren en meren, pomp er een zuurstofrijke atmosfeer in en laat het ding snel genoeg om zijn as tollen om kunstmatige zwaartekracht op te wekken. En oh ja, zorg voor voldoende verlichting. Een kunstzon in het nulzwaartekrachtsgebied in het midden, bijvoorbeeld, want van het magere zonnetje voorbij Mars word je niet bruin.
Tot we er in geslaagd zijn een planetoïde uit te hollen, zullen we genoegen moeten nemen met een krappe behuizing zo groot als een bouwkeet. Of de asteroïdengordel door robots laten ontginnen.
Een uitgeholde asteroïde. Met een dergelijk enorm ruimteschip zou je duizenden, zo niet tienduizenden jaren onderweg kunnen zijn naar een naburige ster. Over de energiekosten gaan we het niet hebben…
Hoe zijn planetoïden tot leefbare wereld om te bouwen?
Niet. De zwaartekracht zelfs van de grootste planetoïde Ceres is veel te laag en het zonlicht te zwak. De enige optie die enigszins in de buurt komt, is een planetoïde uithollen en rond laten tollen, zie voor.
De plannen zijn, dat kan je wel stellen, opmerkelijk. Kunstmatige zwaartekracht wordt in de plannen bijvoorbeeld opgewekt door de kolonisten ’s nachts te huisvesten in een enorm wiel dat in de dwergplaneet is ingegraven. Overdag kunnen de kolonisten hun ding doen in een enorme overdekte koepel – bijvoorbeeld schaduwminnende planten kweken bij een tiende van de aardse hoeveelheid zonlicht. De operatie moet worden bekostigd door stukken asteroïdeoppervlak bij opbod te verkopen. Het hele dwergplaneetje heeft een oppervlakte zo groot als Argentinië.
Het Britse Seawater Greenhouse heeft een techniek ontwikkeld om energieneutraal zeewater te gebruiken voor het irrigeren van de woestijn. Met de techniek is het mogelijk om woestijnen, die samen eenderde van het totale landoppervlak in beslag nemen, te veranderen in bronnen van voedsel, energie en drinkwater.
Het visionaire Sahara Forest Project wat tot doel heeft groene oases in woestijngebieden te creëren heeft een overeenkomst getekend om in de (enige) Jordaanse havenstad, Aqaba, een pilot plant te bouwen op een site van 200.000 vierkante meter (twintig hectare). De bouw, gefinancierd door de Noorse regering, begint in 2012.
Zo moet de Seawater Greenhouse in Jordanië er ongeveer uit gaan zien.
“De wereld heeft een overvloed aan zon, zeewater, kooldioxide en woestijnland”, stelt Joakim Hauge, bestuursvoorzitter van Sahara Forest project. “deze hulpbronnen kunnen ingezet worden voor een winstgevende en duurzame voedselproductie, drinkwater en duurzame energie, terwijl het broeikaseffect een halt wordt toegeroepen door CO2 te binden in nieuwe woestijnvegetatie in aride gebieden.”
Als alles volgens plan verloopt, zal de fabriek bestaan uit een zoutwaterbroeikas waarin groenten worden gekweekt naast algen voor biobrandstof. Water uit de Rode Zee zal de lucht die de broeikas binnenstroomt koelen waardoor goede groeiomstandigheden ontstaan voor de gewassen. Na verblijf in de broeikas wordt de lucht over open, met zonne-energie verwarmde pijpen met zeewater geleid. De resulterende hete, vochtige lucht wordt uiteindelijk gekoeld met koud zeewater (voorzover mogelijk in de Rode Zee met watertemperaturen boven de dertig graden).
Het zoete water wordt gebruikt door een zonnecollectorcentrale met parabolische spiegels om een stoomturnine mee aan te drijven die elektriciteit opwekt die op zijn beurt weer wordt gebruikt om de vele pompen en ventilatoren in de centrale aan te drijven. Het water zal ook worden gebruikt om gewassen rond de broeikas te kweken. Overtollige warmte, tenslotte, wordt gebruikt om drinkwater mee te produceren.
De mogelijkheden voor Jordanië zijn overigens niet denderend groot. Het landje heeft welgeteld zesentwintig kilometer kust. Dat is een andere zaak voor woestijnachtige landen met lange kusten zoals Libië, de staten van het Arabisch schiereiland en Australië.
De toekomst is dichterbij dat veel mensen zich realiseren. Bijvoorbeeld de techniek om met robots gebouwen te construeren op gevaarlijke plaatsen, zoals een brug over een ravijn.
In samenwerking bouwen de robotjes complexe structuren. We hoeven dus geen bouwvakkers meer naar de maan te sturen.
Daniel Mellinger en zijn team van het GRASP-lab van de universiteit van Pennsylvania hebben een systeem ontwikkeld waarmee robots de bouw overnamen nadat mensen het ontwerp hebben aangeleverd.
Een algoritme bepaalt via welk systeem de robots hun ontwerp uitvoeren. De robots ‘overleggen’ met elkaar en kiezen het volgende onderdeel uit een lijst om te plaatsen.
Het team ontwikkelde ook een grijper om onderdelen op te kunnen pakken van de grond een een kliksysteem met magneten om ze op hun plaats te houden.
Het team wil in de toekomst de robots samen laten werken met grondrobots.
De robots kunnen doorgaan met bouwen tot hun batterijen uitgeput zijn of het bouwmateriaal op is. De insektachtige robots lijken een soort ‘emergent behaviour’ te tonen en lijken wat dat betreft wel wat op termieten of wespen die zeer grote structuren kunnen bouwen.
Moet FNV Bondgenoten zich zorgen maken? Een spectaculair gezicht is het in ieder geval wel en hernia’s behoren tot het verleden.
Hiermee komt het bouwen van ruimtestations op voor mensen onherbergzame plaatsen als bijvoorbeeld de maan of Mars wel een heel stuk dichterbij.
Stel je voor: bakstenen worden uit maanstof gebakken en vervolgens gestapeld door nijvere robotische werkmieren…
Grondstoffen worden schaarser en het afval stapelt zich op. Er moet iets gebeuren voor we als straatarme sloppenwijkbewoners op een enorme vuilnisbelt wonen. Er zijn in principe twee oplossingen: zuiniger aandoen met wat we hebben:consuminderen en uit ons afval de grondstoffen terugwinnen, recycling. Bij het product rekening houden met de gehele levenscyclus van apparaten, m.a.w. recyclevriendelijk ontwerpen, staat bekend als cradle to cradle. Maar wat is nu het verstandigste?
Productie als atomenlego Alle fysieke producten bestaan zoals alle zichtbare materie uit atomen (er is helaas nog geen donkere-materie vanger in de handel).
Atomen worden bij productie en verbruik anders gerangschikt om uiteindelijk te eindigen als nutteloze afvalproducten.
Atomen zijn vrijwel onvernietigbaar (het handjevol atomen dat betrokken is bij kernsprijting of kernfusie uitgezonderd) en worden dus in elk stadium van de kringloop meegesleept. Er zijn meer dan honderdtien verschillende soorten atomen bekend, waarvan er ongeveer negentig in de natuur voorkomen.
Zwaar giftig elektronisch afval wordt gedumpt in landen waar milieuactivisten in een cel of heropvoedingskamp belanden.
(Door de mens gemaakte elementen als plutonium, technetium en meissnerium waarschijnlijk ook, maar die zijn al uit elkaar gevallen in de miljarden jaren sinds de supernova waarin ze worden gevormd.) We kunnen bijvoorbeeld goudatomen maken uit andere atomen, maar dit kost zoveel energie dat de prijs per gram van dit goud astronomisch hoog is. We ontkomen er dus niet aan de atomen die we nodig hebben te winnen uit de wereld om ons heen.
De atomen bevinden zich meestal in een gebonden en verdunde vorm waar we er weinig mee kunnen. Op enkele plaatsen zijn er ophopingen: ertslagen. IJzer wordt bijvoorbeeld gevonden als ijzeroer (roest) of ijzersulfide, goud fijnverdeeld als spikkels in erts enzovoort. Er zijn meestal veel ingewikkelde, energievretende stappen nodig voordat we de grondstoffen hebben verwerkt tot basismaterialen en producten. Wat ook bepaald niet helpt is dat we het leeuwendeel van onze energie halen uit andere clusters van atomen: fossiele brandstoffen. Om een kilogram product te fabriceren moeten we vaak enkele kilo’s fossiele brandstof opstoken en kilo’s uitgeput erts en slakken weggooien. Nadat producten niet meer te repareren of verouderd zijn belanden ze op de afvalhoop – vaak in landen waar de overheid meer geïnteresseerd is in het vullen van haar eigen zakken dan in het milieu of de volksgezondheid. De afgelopen decennia is het tempo van grondstofwinning en verbruik tot werkelijk duizelingwekkende hoogte opgevoerd. Het resultaat: uitgeput rakende ertsvoorraden en een zich steeds verder ophopende afvalberg. In de Stille Zuidzee en de Atlantische Oceaan drijft een enorme verzameling plastic.
Recycling in de voormalige DDR De voormalige DDR was in de meeste opzichten een akelig land. Ongeveer één op de tien mensen werkte fulltime of parttime voor de geheime dienst Stasi. Vermeende kritiek op het regime betekende gevangenisstraf. Om ontvluchting uit het land te voorkomen werd de meest dodelijke grensbarrière ooit ontwikkeld: het IJzeren Gordijn. Toch waren enkele dingen goed geregeld: het recyclen bijvoorbeeld. De DDR kende nauwelijks grondstoffen, beschikte mondjesmaat over harde valuta dus kon niet al te veel grondstoffen inkopen. Als gevolg kende de DDR een uniek afval-inzamelingssysteem, niet door een overmatig milieubewustzijn (zoals de verstikkende bruinkoolwolken wel bewezen) maar door bittere noodzaak.
De nazi’s waren hier al op hun bekende brute wijze mee begonnen (de politie controleerde of burgers hun afval wel gescheiden inleverden) om voor de hand liggende redenen: door het enorme leger was er een groot gebrek aan grondstoffen in het door hen beheerste deel van Europa. Door het communistische regime werd dit voortgezet. In het DDR-systeem werden burgers echter beloond als ze afvalstoffen gescheiden inleverden bij een recyclingpunt (bijvoorbeeld met rollen wc-papier als ze kilo’s papier inleverden). Het systeem was redelijk succesvol: ongeveer tweederde van alle papier werd geproduceerd uit oud papier. De staatsschuld van de DDR liep ondertussen wel steeds verder op. Na de Wende kwam helaas een einde aan dit systeem.
Consuminderen Er zijn verschillende manieren om dit op te lossen. De eerste is consuminderen: dat wil zeggen atomen minder snel door de productiecyclus laten lopen. Immers: het verbreken van chemische bindingen tussen atomen kost veel energie. Dit kan voor een deel door producten robuuster uit te voeren. Het kost niet veel meer grondstoffen dan nu om huizen, kleding en auto’s veel langer mee te laten gaan dan nu het geval is. Een kwestie van herontwerpen en het gebruiken van duurzamer materialen. Nog een voordeel: er is veel minder arbeid nodig dan nu. Triviaal voorbeeld: aardappelschilmesjes werden vroeger van stevig metaal vervaardigd, nu van breekbaar plastic waardoor ze veel minder lang meegaan.
Eldorica, het land van luie consuminderaars In zijn visionaire boek Eldorica beschreef Jurriaan Andriessen een maatschappij waarin mensen nog maar vier uur per week verplicht hoefden te werken voor een luxe bestaan omdat alles tien keer zo lang meeging.
Eldoriërs hoeven maar vier uur per week te werken. Wat ze met al die vrije tijd doen? Hun apparatuur opladen met een slinger bijvoorbeeld.
Eldorica kent geen sportscholen: dat is ook niet nodig, want alle huishoudelijke apparatuur, van scheerapparaten tot wasmachines moet je opwinden. Wegwerpartikelen en fossiele energie bestaan niet meer en de fantasieloze koekblikken van de gemiddelde forens werden vervangen door luxueuze sleeën die twintig keer zo lang mee gingen. Niks woningtekort en gezanik over hypotheekrenteaftrek: iedereen woont in een ruime villa omdat er geen ruimte meer nodig is voor snelwegen, kantoren en industrieterreinen.
De ruimtevretende snelwegen en klaverbladen zijn vervangen door een geleid voertuigsysteem en rotondes. Omdat er veel minder wordt geproduceerd zijn er ook veel minder industrieterreinen en vuilnisbelten nodig.
Met de grondstoffen van tien wegwerpauto's kan je een rijdend paleis bouwen.
Iedere Eldoriër beschikt over een vaste hoeveelheid grondstoffen, kinderen krijgen mag dus pas als er ruimte vrijkomt. Er zijn ook geen oorlogen meer: in plaats daarvan bouwden de Eldoriërs een asteroïde om tot gewichtsloos vakantieoord en terraformeren ze Mars. Meer welvaart en minder werken: de droom van vrijwel iedereen (strebertjes, monomanen en andere beroepsgedeformeerden uitgezonderd). Veel van Andriessens berekeningen kloppen, enkele niet. Het idee is in principe haalbaar.
Een probleem met dit model is dat er nog steeds afval wordt geproduceerd, alleen veel minder. Het is dus uitstel van executie. Een tweede probleem is dat van technische innovatie. De Eniac, de eerste computer, was bijna zo groot als een huis en gebruikte evenveel stroom als honderden huishoudens anno nu. Was de Eniac op Eldoricaanse manier ontworpen, dan hadden we anno nu ons lam moeten sjorren aan Andriessen’s handmatig bediende dynamo om het onding zelfs maar een eenvoudige optelling te laten verrichten. Laat staan om een artikel op Visionair.nl te lezen.
Kortom: consuminderen is een uitstekende oplossing voor producten die weinig innovatief en modegevoelig zijn (denk aan waterkokers, fietsen, serviezen, huizen en dergelijke). Ook het zo veel mogelijk afschaffen van wegwerpartikelen (bijvoorbeeld de plaag van plastic tasjes aanpakken) is een voortreffelijk idee. Producten zo ontwerpen dat ze honderden jaren meegaan is echter minder geschikt voor hooginnovatieve toepassingen.
Cradle-to-cradle De term cradle-to-cradle houdt een nieuwe kijk op producten in. Een product leeft namelijk veel langer dan de eigenlijke toepassing: als afval. Sommig afval, bepaalde plastics bijvoorbeeld, blijft tienduizenden jaren intact voordat het uiteenvalt. Een plastic boodschappentas doet misschien maar een half uur dienst, maar bestaat vele eeuwen als drijvend afval in de oceaan. Volgens de cradle-to-cradle filosofie moet de productontwerper niet alleen denken aan het nuttig gebruik maar ook aan de wijze van productie (die uitgeputte ertslagen, milieuvervuiling en fossiele energie) en de hele fysieke levenscyclus van het product. Cradle-to-cradle stelt dat alle afval voedsel moet worden: voor organismen of voor andere fabrikanten. Tot aan het begin van de industriële revolutie was vrijwel alle productie cradle-to-cradle (al raakten metaalmijnen uitgeput). De materialen hout, ijzer en baksteen zijn natuurlijk afbreekbaar of natuurvriendelijk.
Downcycling en upcycling De meeste recycling komt nu neer op gebruik voor een laagwaardiger product: zo eindigt hoogwaardig papier als papierpulp voor krantenpapier. De reden is dat door gebruik materialen technisch achteruit gaan en dus voor minder toepassingen geschikt zijn. Cradle-to-cradle voorstanders willen gerecyclede producten juist upcyclen: ze waardevoller maken dan ze daarvoor waren. Met enkele producten is dat mogelijk: zo kan je bijvoorbeeld oude golfkartonnen dozen aan elkaar lijmen tot lichte, sterke en unieke meubels. In de meeste gevallen berust upcycling op een logische denkfout: als het afvalproduct waardevoller is dan het product zelf kan je natuurlijk als winstbejagende producent beter meteen het product in kwestie fabriceren. Wel kunnen producten zo ontworpen worden dat hun afval direct in de ecosfeer (het biologische domein) kunnen worden opgenomen of dat het makkelijk kan worden gesplitst in onderdelen die je kan recyclen.
De meeste ideeën achter cradle-to-cradle zijn waardevol en ook goed te verwezenlijken. De meeste producten zijn zo uit te voeren dat ze makkelijk te recyclen zijn of in ieder geval biologisch afgebroken kunnen worden.
De bron van de meeste consumptiedrift: de zucht naar verandering Voortdurend wisselende modegrillen zijn de redding van de industrie. Omdat we nu eenmaal statusgevoelige apen zijn die verzot zijn op nieuwe dingen, zal dat voorlopig ook wel zo blijven. Als mensvriendelijke visionairen moeten we denk ik ook niet proberen onze soort haar apenstreken af te leren. We moeten leren mensen niet te beoordelen aan de hand van hun uiterlijk of hun protserige bezit, maar aan hun karakter, fantasie en ideeën. Kortom: hun persoonlijkheid.
Af en toe verandering om je heen werkt erg stimulerend op je brein. Het probleem is dat het heel moeilijk is bestaande producten een ander uiterlijk te geven. Waarom kan een rode auto niet blauw gespoten worden of kan er geen Japanse motor in een frivole Italiaanse carosserie? Waarom moet dat bankstel de deur uit alleen omdat de kleur hopeloos uit de mode is? Vroeger bestond er een hele industrie van stoffeerders en reparateurs. Nu is dat te duur geworden, maar waarom geen producten ontwikkelen die makkelijk van uiterlijk kunnen veranderen. Die frontjes voor mobiele telefoons vormen een begin. Hetzelfde kan natuurlijk ook voor kleding of, zeg, behang. Repareren kan makkelijker gemaakt worden door producten modulair uit te voeren en meer standaardisatie. Zo is er nu eindelijk één standaard voor opladers, een voortdurende bron van afval en hoge kosten voor de consument. Waarom geen programmeerbaar behang? Weten jullie nog meer manieren om meer sensatie met minder afval te bereiken?
Waarom is Tunesië, het welvarendste Noord-Afrikaanse land, nu een kruitvat geworden? Tunesië, dat op de plaats ligt waar zich meer dan tweeduizend jaar geleden het Fenicische handelsrijk Carthago bevond, kent een vrij feminiene cultuur met een sterke pragmatische inslag. Dit geldt voor het vruchtbare noordelijke deel. Over het algemeen genomen steeg de welvaart flink, maar dan alleen in de ontwikkelde kustgebieden. Het traditionele binnenland bleef arm. Dit zette kwaad bloed in het binnenland, de reden dat de rellen hier begonnen.
Waarom de rellen in Tunesië? De half januari 2011 naar Saoedi-Arabië gevluchte president Ben Ali was een geslepen tacticus. Kort nadat hij in 1987 de vorige president en vader des vaderlands Habib Bourguiba afzette ging hij op pelgrimstocht naar Mekka. In islamitische ogen werd hij hierdoor witgewassen van alle zonden (bijvoorbeeld het afzetten van Bourguiba) waardoor zijn steun in het land -voor meer dan twee decennia- verzekerd was.
Alleen het uiterste noorden is welvarend. Het zuiden blijft economisch sterk achter. Dit wekt daar veel woede.
Ondertussen versterkte hij zijn greep op het land tot een wurggreep en maakte gebruik van de politieke vrijheid die hij nu had om vrouwen meer rechten toe te kennen – Tunesië is nu het meest vrouwvriendelijke islamitische land. Dit kan een unieke prestatie genoemd worden. Het afschrikwekkend voorbeeld van buurland Algerije waar meer dan honderdduizend mensen tijdens de burgeroorlog werden gedood en de overal aanwezige geheime dienst hielden het land al die jaren rustig. Ben Ali identificeerde islamitische extremisten als de gevaarlijkste oppositiegroep en pakte deze dan ook keihard aan. Ook doet Tunesië het economisch gezien vrij goed: nauwelijks staatsschuld (rond de vijftig procent van het BNP, onder de EU-eis) en een groeisnelheid per jaar waar Nederlandse politici erg jaloers op zouden zijn. Ondertussen groeide de onvrede echter.
Tegenstellingen in Tunesië
Naast de tegenstellingen tussen het welvarende noorden en het arme zuiden, speelt er meer.
Gebrek aan huwelijkspartners en banen
Zoals in alle Arabische samenlevingen speelt de familie een centrale rol in Tunesië. Nepotisme is de norm. Jongens uit armere families, vooral die uit het woestijnachtige zuiden, hebben daardoor nauwelijks kans op werk. Dit is een gevaarlijke ontwikkeling, want in Tunesië moeten zoals in andere islamitische landen hoge bedragen aan bruidsprijzen en bruiloften worden uitgegeven om te kunnen trouwen. Een grote hoeveelheid ongehuwde jongens is overal een reden tot sociale onrust. In islamitische landen (en het Iran van Khomeini) werd dit traditioneel opgelost door voortdurende oorlogen met ongelovige buurlanden, waardoor het overschot aan mannen werd weggewerkt en de overlevenden in het veroverde gebied bleven of met rijke oorlogsbuit terugkwamen – voldoende voor het betalen van bruidsprijzen. In de moderne tijd is dit emigratie, maar met de steeds strengere asiel- en immigratieprocedures in het rijke westen komt deze mogelijkheid steeds meer buiten bereik.
Levensonderhoud wordt duurder
Ook in het ontwikkelde kustgebied steeg de onvrede. De censuur werd iedere dag gevoeld door de hoogopgeleide beroepsbevolking. De oplopende werkloosheid en het terugschroeven van subsidies zetten de maatschappij onder druk. Kortom: het regime werd alleen gesteund door de selecte, zeer rijke groep die baat had bij de opmerkelijke economische groei in Tunesië. Een stabiele middenklasse ontbreekt. Geen wonder dat de grote zelfverrijking door deze groep steeds meer woede opwekt.
Oprukkende islamisering van de bevolking
Het regime heeft met harde hand uitingen van islamisme, zoals de oprukkende hoofddoek, onderdrukt. In de meeste Arabische landen wordt het regime gesteund door de seculiere elite die bang is voor de islamitische extremisten. In Tunesië wordt door het effectieve overheidsoptreden tegen deze groep de druk van de islamisten nauwelijks gevoeld, waardoor paradoxaal de effectiviteit van het Tunesische bestuur leidde tot grotere steun voor islamisering. Veel Tunesiërs hebben religieuze bezwaren tegen het huidige overheidsbeleid waarbij vrouwen naar hun mening teveel rechten krijgen en ook andere godsdiensten te weinig worden gediscrimineerd. Ze willen meer sharia. Extremistische groepen als AQIM proberen deze wrevels aan te moedigen om zo een islamistische staatsgreep in Tunesië te kunnen plegen.
Censuur wordt steeds minder effectief
De belangrijkste tegenstelling is misschien nog wel die tussen Tunesië en Europa. Door de opkomst van internet en sociale netwerken als Facebook wordt de censuur steeds minder effectief waardoor Tunesiërs kennis kunnen maken met het leven in vrijere, welvarende landen. Sociale media stelden de Tunesiërs nu ook in staat om hun protesten te coördineren. Dictaturen kunnen zich alleen handhaven door een effectieve controle van de informatiestroom. Die verdwijnt steeds meer. Tunesiërs krijgen steeds meer door hoe ze al die jaren door de media zijn gemanipuleerd en reageren daar, logischerwijs, woedend op.
Verwachte ontwikkelingen
Veel Arabische landen zijn kruitvaten waarin een jonge, verarmde bevolking met bruut politiegeweld onder de duim wordt gehouden. De werkelijke oorzaken van de economische stagnatie – corruptie, voortrekken van familieleden en veel te veel bureaucratie en ambtelijke willekeur – zijn de bevolking onbekend, waardoor wordt teruggegrepen op wat bekend is. Dat is het islamitische geloof dat, het moge bekend worden verondersteld, zowel een politiek als religieus systeem claimt te zijn. Het voorbeeld in Tunesië – het succesvolste en sociaal gezien meest progressieve land van de Arabische wereld – kan ook de bevolking in andere Arabische landen aanzetten tot een opstand.
Dictator Gadaffi in buurland Libië maakt zich zorgen. De grassroots van zijn regime zijn weliswaar beter georganiseerd dan in Tunesië en hij heeft de Derde Weg, een unieke mengeling van socialisme en islamisme bedacht, maar ook zijn bewind kan weinig genade vinden in veel islamitische ogen. In Egypte en Syrië is de kans op opstand nog een stuk groter. De Marokkaanse koning kent als politiek en religieus leider meer legitimiteit waardoor hij zich minder zorgen hoeft te maken. In Algerije is de brand al uitgewoed – de bloedige burgeroorlog heeft de behoefte aan nog meer geweld effectief doen bekoelen.
Vermoedelijk zullen nu in Tunesië de progressieve hervormingen op het gebied van vrouwenrechten en vrijheid van levensovertuiging voor een groot deel terug worden gedraaid. Dit is een veilige en goedkope manier om de steun uit islamistische hoek voor het nieuwe regime te vergroten.
Volgens recent wetenschappelijk onderzoek groeien embryo’s misvormd op als gevolg van te lage zwaartekracht. Door ruimtevaarthaters wordt dit dan ook dankbaar aangegrepen om ruimtekolonisatie als “onmogelijk” te betitelen. Is die conclusie wel terecht?
Het onderzoek
Ontwikkelingsbiologe Tamara Franz-Odendaal en haar promotiestudente Sara Edsall, beiden werkzaam aan de Mount Saint Vincent University in Halifax, Canada verrichtten experimenten waarin werd onderzocht wat de gevolgen van microzwaartekracht op de ontwikkeling van embryo’s van de zebravis waren. In het experiment werden de embryo’s tussen de 10-14 en 12-96 uur na bevruchting in een draaiende bioreactor blootgesteld aan microzwaartekracht.
Een grote, langzaam ronddraaiende ruimtekolonie lijkt in veel opzichten, ook wat zwaartekracht betreft, op de aarde.
Uit het onderzoek bleek dat de zebravisjes, eenmaal volwassen geworden, schedeldefecten vertoonden. Ze veronderstelt dat de defecten zich elke generatie zullen ophopen – een interessant Lamarckiaans standpunt – en dat daardoor in volgende generaties de defecten zich zullen ontwikkelen tot pathogene grootte.
Ook in andere onderzoeken zijn verstoringen in vruchtbaarheid (degeneratie van de eierstokken bij vrouwelijke muizen) en de embryonale ontwikkeling (ook zebravissen; de vissen stierven twee weken daarna) als gevolg van microzwaartekracht gevonden. Japans onderzoek in de ruimte wees echter uit dat de Japanse medakavis wel degelijk in staat is zich onder gewichtloze omstandigheden voort te planten. De genetische diversiteit bij vissen is enorm (in feite zijn amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren alle vissen) dus de vraag is in hoeverre je dit onderzoek mag generaliseren, maar zeker is wel dat microzwaartekracht gevolgen heeft op de embryonale ontwikkeling en vruchtbaarheid.
Implicaties voor ruimtekolonisatie
Willen we een permanente aanwezigheid van de mens op plaatsen buiten de aarde, dan is het noodzakelijk om kinderen geboren te laten worden in de ruimte. In principe is er ver verwijderd van zwaartekrachtsbronnen (zoals in de interplanetaire ruimte) nauwelijks of geen zwaartekracht. Echter: kunstmatige zwaartekracht is wel op te wekken.
Kunstmatige zwaartekracht
Volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie is het onmogelijk door een experiment onderscheid te maken tussen een versnellend inertiaalframe en zwaartekracht. Tot op heden zijn (zelfs na meting met de meest gevoelige meetapparatuur) geen metingen bekend waarvan de uitkomst in strijd is met de speciale of algemene relativiteitstheorie. Met andere woorden: er is geen verschil te merken tussen door versnelling opgewekte g-krachten en door veel massa veroorzaakte g-krachten.
Dat betekent, dat microzwaartekracht niet het probleem is dat het lijkt. Laat een ruimteschip of ruimtekolonie bijvoorbeeld langzaam om zijn as draaien en de bewoners worden door de middelpuntvliedende pseudokracht tegen de wand gedrukt. Voor een ruimtekoloniste (en het embryo in haar buik) zal het voelen alsof zij op de aarde staat. Wel kunnen zwangere vrouwen waarschijnlijk beter niet te lang blootgesteld worden aan lage g-krachten.
Het Pleistoceen, de periode van ijstijden, begon ongeveer twee miljoen jaar geleden. Rond die tijd vond er maar één echt belangrijke geologische verandering plaats: de landbrug tussen Noord- en Zuid-Amerika werd gesloten. Als gevolg hiervan veranderde het patroon van oceaanstromen radicaal. Zo werd de Golfstroom veel sterker en werden de Caraïbische Zee en de Stille Oceaan van elkaar gescheiden. Aan- en uitschakelen van zeestromen zet dus ijstijden in gang. En wat dat betreft is er vervelend nieuws…
De vorming van de landbrug tussen Zuid- en Noord-Amerika betekende uiteindelijk het uitsterven van de schrikvogel.
De landbrug vormt zich
De flora en fauna in Zuid-Amerika week voor tientallen miljoenen jaren (net als die van Australië) sterk af van die van de rest van de wereld. Drie meter grote lopende schrikvogels beheersten het land.
Buideldieren kwamen veel voor en niet voor niets is er een apart florarijk (Neotropis) voor de unieke diersoorten en vegetatie in Zuid-Amerika, denk aan cactusachtigen. Een groot deel van onze landbouwgewassen, denk aan aardappels, maïs, cacao en tomaten, komt uit Neotropis.
Toen, enkele miljoenen jaren geleden, stierven de unieke Zuid-Amerikaanse diersoorten zoals de reuzenluiaard voor een groot deel uit. Ze werden vervangen door de uit Noord-Amerika afkomstige lama’s en alpaca’s.
De reden: de vorming van de landbrug tussen Noord- en Zuid-Amerika. De schrikvogels stierven geheel uit toen Noord-Amerikaanse katachtigen en andere rovers korte metten maakten met hun prooien. Ook met de meeste van deze prooidieren, zoals het reuzengordeldier Glyptodon en bijna alle buideldieren liep het slecht af. De opossum, de Noord-Amerikaanse buidelrat, slaagde er als een van de zeer weinige Zuid-Amerikaanse buideldiersoorten in te overleven en zelfs naar Noord-Amerika over te steken.
Ook veel tropische Zuid-Amerikaanse vogelsoorten, plantensoorten en apen maakten de oversteek. Vandaar dat Mexico en Centraal-Amerika, alhoewel ze geologisch bij Noord-Amerika horen, door de grote overeenkomst in soorten toch bij Neotropis worden gerekend.
De woestijngordel in het zuiden van de Verenigde Staten en het noorden van Mexico vormt een effectieve barrière voor de meeste soorten, waardoor er een duidleijek scheidslijn tussen de holarctische en neotropische flora en fauna bleef bestaan.
Tijdens de laatste ijstijd was het beige gedeelte bedekt met ijs. Het roze gedeelte was onherbergzame toendra, marineblauw is poolwoestijn. Alleen Spanje, Iralië en Griekenland waren leefbaar. Kortom: vergeet die opwarming, een ijstijd is veel vervelender.
Tijdperk van ijstijden
De gevolgen waren groter dan alleen op planten en dieren. Het eerdere circulatiepatroon, waarbij een sterke zeestroom tussen Noord- en Zuid- Amerika vloeide, werd compleet verstoord. Waar eerst de Pacifische Oceaan het water voor de Golfstroom leverde werd dit nu de Caraïbische Zee. Als gevolg hiervan werd deze zeestroming veel zwakker en instabieler. Door de zwakkere toevoer van warm, zout water kon de Noordelijke IJszee dichtvriezen en begon het Pleistoceen, het tijdperk van de ijstijden (geologen noemen het Pleistoceen zelf een ijstijd en de perioden in het Pleistoceen dat er een grote ijskap lag, glacialen). Volgens veel geologen leven we nu in het Holoceen maar in feite is dit onzin. Wat geologen het Holoceen noemen is in feite een interglaciaal (onderbreking van de ijstijd) van het Pleistoceen en we zijn in feite al over tijd…
Tijdens een glaciaal wordt half Europa en een groot deel van Noord-Amerika bedekt met een honderden meters dikke ijslaag. De gletsjers reikten tot Nederland. Een nieuwe ijstijd betekent dat bijna heel Europa, geheel Canada, een groot deel van de VS en China en heel Rusland onbewoonbaar worden. Naar het zuiden kunnen we niet, want ook de Sahara wordt groter. We kunnen er dus maar beter snel achter komen wat glacialen veroorzaakt…
De grote schakelaar
Klimatologen vliegen elkaar nog steeds in de haren over de vraag wat werkelijk glacialen veroorzaakt. Iets moet er voor zorgen dat een groot deel van het noordelijk halfrond gedurende vele tienduizenden jaren bedekt werd met een enorme ijskap en iets anders moet vervolgens deze laten smelten. Een geliefde theorie was tot voor kort de Milankoviç cyclus: door afwijkingen in de baan van de aarde zou het delicate patroon van zee- en luchtstromen een schop hebben gekregen waardoor de afkoeling of opwarming in gang werd gezet. Uiteraard wordt ook het broeikaseffect als oorzaak uit de kast gehaald.
De laatste jaren worden steeds meer problemen met deze theorie gevonden. De veranderingen in zonnestraling zijn in feite te klein om te verklaren hoe de enorme ijsmassa’s zich hebben kunnen vormen of just worden afgebroken. Duidelijk is in ieder geval dat een verandering in het circulatiepatroon van de enorme zeestromen een centrale rol speelt. Komt bijvoorbeeld de Golfstroom stil te liggen zoals tijdens het laatste glaciaal, dan kunnen we maar beter een dikke bontjas kopen. Volgens sommige onderzoekers versterken we nu de feedbackloop: door de opwarming smelten de Groenlandse ijskappen waardoor de Golfstroom wordt stilgelegd. De grote Siberische rivieren en het smeltende ijs laten het zoutgehalte in de Noordelijke IJszee dalen. De temperatuur daalt en de hele IJszee vriest weer dicht. De lage temperaturen in Europa tijdens koudere perioden in het verleden zouden hier een gevolg van zijn. De koude in december lag overigens aan een ander luchtcirculatiepatroon. Anno nu groeit overigens de scepsis.
Wie wil weten wat een plotseling invallend glaciaal betekent, kan ondertussen onderstaande documentaire bekijken.
Er zijn al meerdere ruimtestations gebouwd: Skylab, Mir en nu het internationale ruimtestation ISS. Al deze ruimtestations werden bevoorraad vanaf en bevonden zich in een omloopbaan om de aarde. Er zijn interessantere plekken voor ruimtestations: de Lagrangepunten. En de ruimte is letterlijk onbegrensd. Een overzicht van voor- en nadelen van het koloniseren van outer space.
De Lagrangepunten rond bijvoorbeeld de aarde. Het L1 punt ligt tussen de aarde en de zon. OP het L2 punt is de aantrekkingskracht van aarde en zon even groot. L4 en L5 zijn plekken waar ruimtepuin zich ophoopt.
In plaats van een bestaand hemellichaam te kiezen kunnen ruimtekolonisten hun eigen kolonie zwevend in de ruimte bouwen. Dat heeft verschillende voordelen.
De plaats is vrij te kiezen.
Ook is de kolonie makkelijk te verplaatsen als daar reden voor is.
Het kost (afgezien van de omloopbaan van het ruimtestation bereiken) weinig brandstof om van of naar een ruimtestation te reizen, omdat dit nauwelijks zwaartekracht bezit.
De zwaartekracht is vrijwel nul, wat ideaal is om bepaalde gevoelige kristallisatieprocessen en andere microzwaartekrachtstechnieken uit te kunnen voeren. Gevaarlijke experimenten en productieprocessen zijn in de lege ruimte aanmerkelijk veiliger uit te voeren dan op aarde.
Vooral de Lagrangepunten zijn interessant. Dit zijn punten waar de zwaartekracht objecten in evenwicht houdt.
Nadeel is zoals overal in de interplanetaire ruimte dat er geen bescherming is tegen meteorieten, zonnewind, zonnestormen, kosmische straling en dat grondstoffen van miljoenen kilometers afstand moeten worden gehaald.
Voor een langer verblijf moeten ruimtestations dan ook goed worden afgeschermd tegen kosmische straling en (micro) meteorieten.
Lagrangepunten factsheet
Grootte: wiskundig punt (in de praktijk duizenden kilometers)
Zwaartekracht: 0
Atmosfeer: geen; zonnewind
Temperatuur: duizenden graden (vlakbij zon) tot enkele graden boven het absolute nulpunt (Oortwolk en Kuipergordel)
Pluspunten: nabijhejd aarde, lage zwaartekracht, vacuüm, constructievrijheid, asteroïden
Gevaren: kosmische straling, meteorieten, grote temperatuursverschillen
De omgeving
Elk hemellichaam dat rond een ander hemellichaam draait kent vijf Lagrangepunten: punten waar de zwaartekracht van bijvoorbeeld aarde en zon elkaar opheffen. Punt L1 is het punt tussen aarde en zon waar de aantrekkkingskracht van aarde en zon elkaar in evenwicht houden. L2 is het punt achter de aarde waar de zwaartekracht van zon en aarde even sterk is. Hier zal de NASA-ruimtetelescoop James Webb komen te hangen. L3 ligt precies tegenover de aarde, de plek dus waar de aarde zich een half jaar geleden bevond.
Als de aardscheerder Eros (34 x 11 x 11 km) op aarde terecht komt, is het einde oefening. We kunnen deze lastige ruimteaardappel beter uithollen en ombouwen tot knusse ruimtekolonie.
L4 en L5 liggen eveneens op de omloopbaan van de aarde rond de zon (op een zesde omloopbaan voor en na de aarde). Dit zijn punten waar zich ruimtepuin ophoopt: in het geval van de aarde ruimtestof. Jupiter en Neptunus, bijvoorbeeld, houden er indrukwekkende asteroïdenverzamelingen in hun L4 en L5 punten op na. Alleen de L4 en L5 punten zijn stabiel: materie in de omloopbaan van de aarde wordt er naar toe getrokken. Een ruimtestation hier blijft in principe tot het einde van het zonnestelsel hangen. De andere Lagrangepunten zijn instabiel en vereisen wel voortdurende, minieme bijsturing, alhoewel een quasiperiodieke, sikkelvormige halo omloopbaan in de buurt van een Lagrangepunt mogelijk is.
Een ruimtestation kan ook in een baan om een hemellichaam draaien of zelfstandig rond de zon draaien. Alle drie ruimtestations die ooit gebouwd zijn draaiden (ISS draait nog steeds) in een omloopbaan om de aarde op enkele honderden kilometers hoogte. Hier beschermt het aardmagnetisch veld de astronauten nog.
Hoe kom je er?
De Lagrangepunten rond de aarde liggen binnen het bereik van bestaande raketten. De punten voor en achter de aarde zijn binnen enkele dagen te bereiken, de punten op een zesde omloopbaan afstand van de aarde in enkele maanden. Het L3 punt vergt een langere reis. De L3, L4 en L5 punten vragen vanaf de aarde weinig brandstof om te bereiken omdat ze zich in de omloopbaan van de aarde bevinden.
Hoe bewoonbaar zijn de Lagrangepunten?
Een ruimtekolonie volgens NASA. De enorme ramen zorgen voor zonlicht.
Een ruimtepak onder druk, bescherming tegen de felle zonnewind en kosmische straling zijn absoluut vereiste. Zonder ruimtepak houdt een mens het ongeveer een minuut uit in de ruimte. Een ruimtebasis zal voorzien moeten zijn van een stevige beschermlaag om kosmische straling en micrometeorieten af te weren. Grotere meteorietfragmenten moeten door bijvoorbeeld een laserafweersysteem op tijd worden afgeweerd. Een betrouwbaarder, maar duurder alternatief is een metersdikke beschermlaag van waterijs. Om kunstmatige zwaartekracht op te wekken zal het ruimtestation moeten roteren. Dit voorkomt dat de bewoners zullen gaan lijden aan botontkalking en spierdystrofie.
Wat zijn de voordelen ?
Voor industriële productie zijn de Lagrangepunten ideaal: lage zwaartekracht, vacuüm en geen klagende omwonenden. Ook voor mensenschuwen, onwettige activiteiten en sektes is deze locatie ideaal. Met grote zonnepanelen is in principe bijna oneindig veel energie op te wekken. Bij sommige ontwerpen wordt energie opgewekt uit elektrisch geladen deeltjes uit de zonnewind.
Gevaren op de Lagrangepunten
De ruimte kent geen beschermend magnetisch veld of atmosfeer. Zelfs het L2-punt achter de aarde is te ver om de zon helemaal af te dekken, dus zonnewind en zonnestormen zijn een probleem. Ruimtestations op enkele honderden kilometers hoogte boven de aarde worden nog beschermd door het aardmagnetisch veld. Micrometeorieten hebben een grotere bewegingsenergie dan kogels. Kent je ruimtepak of ruimtestation een lek en kan je dat niet dichten, dan ben je ten dode opgeschreven.
Hoe zou een kolonie in de buurt van de Lagrangepunten er uit zien?
De lanceerkosten vanaf de aarde zijn zeer hoog. Het goedkoopste is daarom om zoveel mogelijk gebruik te maken van materiaal van naburige asteroïden, zoals de gevaarlijke aardscheerders: asteroiden met een onregelmatige baan die de aarde kunnen treffen. Sommige astronomen hebben voorgesteld om een complete asteroïde (de aardscheerder Eros zou erg geschikt zijn) uit te hollen, vol te pompen met lucht en tot ruimtestation om te bouwen. Om voldoende kosmische straling tegen te houden moeten de wanden van de ruimtebasis enkele meters dik zijn (of de basis ondergronds worden aangelegd). De ruimtebasis moet langzaam rondwentelen zodat de bewoners door de middelpuntvliedende kracht tegen de buitenwand worden gedrukt.
Hoe zijn de Lagrangepunten tot leefbare wereld om te bouwen?
De enige praktische oplossing is een ruimtestation te bouwen en dat volpompen met een adembare atmosfeer. Er is geen lichaam met voldoende zwaartekracht om ook maar enige atmosfeer vast te houden.
De zeer fantasierijke SF-schrijver Larry Niven schreef zijn beroemde Ringwereldromans over een enorme ring, op de omloopbaan van de aarde bijvoorbeeld, gebouwd door een ras van aliens, die ronddraaide, een kunstmatige zwaartekracht opwekte en zo de lucht tegen hoge opstaande muren drukte. We kennen op dit moment geen materiaal dat sterk genoeg is om de krachten die daar voor nodig zijn te weerstaan. Ook is er in het hele zonnestelsel onvoldoende materiaal, of we moeten Jupiter en een deel van de zon uit elkaar slopen. Sorry, Larry.
Jammer. De bewoonbare oppervlakte zou wel enorm zijn, bij een breedte van 20.000 km gelijk aan tien biljard keer Nederland (dat is een één met zestien nullen er achter).
Zo zou Ringwereld er uit zien: een ring die de hele omloopbaan van de aarde omspant, miljarden keer de oppervlakte van de aarde.
