De aarde is – volgens de overgrote meerderheid van kilmatologen – al een graad opgewarmd. Wat als de aarde niet één graad, maar zes graden opwarmt? Wat zal er gebeuren met de aarde al de Groenlandse ijskap smelt en het Amazone-oerwoud in een dorre savanne verandert? National Geographic stelde deze video samen.
Niet de gedoodverfde boosdoener koolstofdioxide, maar CFK’s veroorzaken de globale opwarming sinds de jaren zeventig. Dat suggereert nieuw onderzoek van de University of Waterloo dat in het tijdschrift International Journal of Modern Physics B is gepubliceerd op 30 mei 2013.
CO2 bekend broeikasgas, maar…
Uit onderzoek van de negentiende eeuwse natuurkundige Svante Arrhenius, die het infrarood-blokkerende effect van kooldioxide al vroeg ontdekte, bleek al dat kooldioxide een broeikaseffect opwekt. Volgens hem zou een verdubbeling van de hoeveelheid kooldioxiode in de atmosfeer, van toendertijd 350 ppm naar 700 ppm, een opwarming van vier tot acht graden tot gevolg hebben. Op dit moment is het kooldioxidegehalte gestegen naar 400 ppm; door de wetenschappelijke gemeenschap wordt één graad temperatuurstijging hieraan toegeschreven, ook door klimaatdissidenten als Henrik Svensmark. Volgens de mainstream klimaatwetenschappers is het werkelijke broeikaseffect veel groter. Uit klimatologische waarnemingen blijkt echter dat de temperaturen sinds 2002 niet verder stijgen, volgens sommigen zelfs dalen, terwijl het CO2 gehalte nog steeds oploopt. Wat is er aan de hand?
Smal stralingsvenster als uitlaatklep
De aarde wisselt voortdurend energie uit met de omgeving. De voornaamste bron van energie is zonnestraling, voornamelijk zichtbaar licht, die wordt geabsorbeerd en in de vorm van infrarode straling weer af wordt gegeven. De reden dat de aarde vijftien graden wamer is dan bijvoorbeeld de maan, en dat de temperaturen op aarde in de nacht maar weinig dalen, is de aanwezigheid van broeikasgassen. De belangrijkste zijn kooldioxide (blokkeert IR-straling met een golflengte groter dan 13 micrometer) en waterdamp (blokkeert IR-straling met een golflengte tussen de 5-8,3 μm en 11-17 μm). Het leeuwendeel (80%) van de aardse warmtestraling wordt daarom uitgezonden in het kleine golflengtegebied tussen 8 en 13 micrometer. Als dit smalle venster wordt gesloten, verandert de aarde in een snelkookpan en lopen de temperaturen op aarde snel op. Een hogere temperatuur betekent dat er kortgolviger straling wordt uitgezonden, en er tegelijkertijd door verdamping er meer waterdamp in de lucht komt – uitgerekend het broeikasgas dat kortgolvige straling tegenhoudt. Hierdoor kan in theorie het broeikaseffect totaal uit de hand lopen. De angst van veel klimaatwetenschappers.
CFK’s blokkeren ‘window’
Straling in het smalle venster tussen 8 en 13 micrometer blokkeren is echter precies wat chloorfluorkoolwaterstoffen, ooit massaal toegepast in koelkasten, doen. Hierdoor kan zelf een kleine hoeveelheid CFK’s een grote invloed hebben op het klimaat. Volgens Lu is dit precies wat er gebeurt en verklaart de snelle toename van de hoeveelheid CFK’s in de atmosfeer de temperatuursstijging tot 2002. Omdat, stelt Lu, de concentraties van andere broeikasgassen al ‘verzadigd’ zijn, d.w.z. een extra toename geen extra broeikasefect oplevert, en die van CFK’s nog niet, zal een stijging in het CFK-gehalte een nog veel grotere impact hebben. Door de wereldwijde ban op CFK’s is de concentratie van deze onaangename stoffen echter langzaam aan het dalen. Lu stelt dat dit de reden is dat de toename van de oppervlaktetemperatuur op aarde stokt. Hij wijst er ook op dat kooldioxide, over het algemeeen gezien als dé boosdoener voor opwarming, pas 800 tot 1000 jaar na het invallen van de ijstijd begon te dalen. Overigens is ook ozon (O3), het gas dat het leven op het aardoppervlak beschermt tegen schadelijke UV-straling, een krachtig broeikasgas in precies dit gebied. Volgens Lu verklaart dit waarom de temperaturen op Antarctica sterk daalden en het ijs aangroeide in de jaren dat het gat in de ozonlaag het grootste was.
‘Bijna perfecte correlatie tussen CFK-gehalte en temperatuur’
“The climate in the Antarctic stratosphere has been completely controlled by CFCs and cosmic rays, with no CO2 impact. The change in global surface temperature after the removal of the solar effect has shown zero correlation with CO2 but a nearly perfect linear correlation with CFCs – a correlation coefficient as high as 0.97.”, concludeert hoogleraar Lu. [1]. Volgens Lu’s cosmic-ray-driven electron-reaction (CRE) theorie bepaalt kosmische straling hoe snel CFK’s en ozon af worden gebroken. Een periode van heftige kosmische straling viel volgens Lu samen met de opmars van CFK’s, wat het diepe gat in de Antrctische ozonlaag verklaart. Vermoedelijk zullen de aanhangers van de mainstream opwarmingstheorie Lu venijnig van repliek dienen, zoal gebruikelijk in het klimaatwereldje. Dat het stopzetten van het gebruik van CFK’s geen jaar te vroeg is gebeurd, is echter wel duidelijk.
Bron
Qing-Bin Lu, Cosmic-Ray-Driven Reaction and Greenhouse Effect of Halogenated Molecules: Culprits for Atmospheric Ozone Depletion and Global Climate Change, University of Waterloo, International Journal of Modern Physics B Vol. 27 (2013) (preprint hier)
Een neutronenster is een extreem dichte bol neutronenvloeistof van ongeveer vijftien kilometer doorsnede met hierin de massa van een complete ster, typisch rond anderhalve tot iets meer dan drie zonsmassa. De gevolgen als een dergelijke compacte ster op de aade afkomt laten zich raden. De aarde wordt compleet kapotgetrokken door de verpletterende zwaartekracht. Bekijk hier de spectaculaire animatie, afkomstig uit een NGC docu.
Ter geruststelling: neutronensterren in de buurt zouden we reeds lang geleden al op hebben gemerkt vanwege hun enorm sterke zwaartekrachtseffecten. De dichtsbijzijnde neutronenster, PSR J0108-1431, bevindt zich op 770 lichtjaren afstand.
Onderzoekers van de groep Astrobiologie van de universiteit van Cardiff troffen fossielen aan van een reeds lang geleden uitgestorven suborde van een groep micro-organismen, dinoflagellaten, in overblijfselen van een meteoriet die neer kwam in de provincie Polonnaruwa op Sri Lanka. Wickramasinhe en de zijnen, alsmede andere panspermisten worden door de mainstream wetenschappelijke orde weggezet als fantasten, maar nu begint dat te veranderen, door steun uit onverwachte hoek. Het leven blijkt, aldus statistische analyse, veel ouder te zijn dan de aarde. Wickramasinghe zal na decennia van hoon in zijn vuistje lachen.
Teergeur
In de vroege avond van 29 december 2012 daalde een vuurbal neer boven de Sri Lankese provincie Polonnaruwa. Hete, gloeiende fragmenten regenden over het platteland en getuigen meldden de sterke geur van teer of asfalt. De lokale politiemacht verzamelde in de dagen daarna verschillende specimens van deze stenen en stuurde ze naar het Sri Lankan Medical Research Institute van het ministerie van Volksgezondheid in de hoofdstad Colombo. Na vastgesteld te hebben dat zich opmerkelijke structuren in de stenen bevonden, stuurden de ambtenaren van het onderzoeksinstituut de monsters naar de onderzoeksgroep van of astrobiologen aan de Cardiff University in Wales voor verdere analyse[1].
‘Overblijfselen uit kometen’
De uitkomsten van deze tests zijn opmerkelijk te noemen. Volgens de mensen van Cardiff bevatten de stenen gefossiliseerde biologische structuren, ingebed in het rotsgesteente. Hun testen wijzen duidelijk uit dat de rotsmonsters niet door aardse micro-organismen zijn vervuild. Jamie Wallis van Cardiff University en zijn teamgenoten ontvingen in totaal 628 steenfragmenten, afkomstig van rijstvelden in het gebied. Slechts drie hiervan waren duidelijk meteorieten. Eén steen bleek een zeer lage dichtheid te hebben van onder de gram per kubieke centimeter (dus minder dicht dan water te zijn). De korst bleek gedeeltelijk gesmolten (gebruikelijk bij meteorieten die door de aardse atmosfeer zijn gereisd), bevatte bijna 4% koolstof en bevatte de nodige teerachtige koolwaterstoffen. Om deze reden denken Wallis en zijn teamgenoten dat de vuurbal een kleine komeet was of onderdeel van een opgebroken komeet.
Algen in kometen?
De meest opmerkelijke bewering is gebaseerd op een elektronenmicroscopische opname van structuren binnen de stenen. Volgens het team-Wallis laat één foto een koolstofrijk, stikstofarm, complex microfossiel zien van ongeveer 100 micrometer doorsnede die gelijkenis vertoont met een groep vrijwel geheel uitgestorven zee-dinoflagellaten (een groep algen). Een ander beeld toont een goed gefossiliseerde flagella (zweepstaart) van 2 micrometer doorsnede en 100 micrometer lengte. Dit wijst er volgens het team op dat de gefossiliseerde alg, waar deze flagella ooit deel van uitmaakte, in een micro-zwaartekrachtsomgeving met lage druk, zoals een komeet, is opgegroeid. Het lage stikstofgehalte wijst op een fossilisatie zeer lang geleden. Wallis and co. noemen het bewijs sterk en overtuigend. “This provides clear and convincing evidence that these obviously ancient remains of extinct marine algae found embedded in the Polonnaruwa meteorite are indigenous to the stones and not the result of post-arrival microbial contaminants,†aldus hun conclusie.
Bliksem
Critici denken dat deze verschijnselen zijn ontstaan door blikseminslag en dat de gesteenten dus een fulguriet vormen. Onzin, aldus Wallis en co. Volgens hen onweerde het in deze periode niet in de provincie Pollonaruwa. Ook zouden de temperaturen bij blikseminslag, rond de 1700 graden, weinig over hebben gelaten van biologische inhoud. Ook lijken de stenen niet op fulgurieten. Om dit dispuut definitief te beslechten zouden fulgurieten onder de elektronenmicroscoop moeten worden gelegd. Helaas kwam zowel het team-Wallis als de critici niet op deze gedachte.
Panspermie nog controversieel
Niettemin is het idee van panspermie veel te visionair voor de wetenschappelijke goegemeente, die om deze reden om nog veel meer bewijzen vraagt. Met de gedachte dat het leven in recordtempo ontstond, enkele tientallen miljoenen jaren vlak nadat de aarde het Late Heavy Bombardment had doorstaan en vervolgens 2 miljard jaar vrijwel stil bleef staan, hebben evolutiebiologen opmerkelijk genoeg minder moeite. Volgens Wallis en zijn team is panspermie, dus een verspreiding van het leven over het gehele zonnestelsel en ver daarbuiten, de meest logische verklaring. “The presence of fossilized biological structures provides compelling evidence in support of the theory of cometary panspermia first proposed over thirty years agoâ€. Een inzicht uit de koker van wijlen Fred Hoyle en teamlid Chandra Wickramasinghe, die beiden graag het wetenschappelijke establishment tegen de schenen schopten.
Terrestriële meteoriet?
Er zijn ook andere verklaringen, zoals die door Visionair.nl al eerder zijn beschreven. Zo kan dit een aardse meteoriet zijn, ontstaan toen de dinododende Chicxulub asteroïde of een van haar vernietigende voorgangers toesloeg en miljarden tonnen aards materiaal de interplanetaire ruimte in lanceerde. Hierop wijst de gelijkenis met de uitgestorven groep dinoflagellaten. Hopelijk was het team zo gis om de isotopenverhouding hierop te checken. Een andere optie is dat de structuren niet biologisch van aard zijn. En uiteraard kan het team ook uit een stel onwetenschappelijke oplichters en fantasten bestaan, de verklaring die zo lijkt het, het meest geliefd is onder de mainstream wetenschap.
Leven waarschijnlijk ouder dan de aarde
Sterk aanvullend bewijs wordt geleverd door statistische analyse. [2] Door Sharov en Gordon is gekeken naar de ontwikkeling van de grootte van het effectieve genoom (totale hoeveelheid DNA) als functie van de tijd. Hierbij bestudeerden ze de ontstaansdatum van de verschillende biologische hoofdgroepen en namen aan dat deze bij het ontstaan gemiddeld evenveel DNA bezitten als hun nakomelingen nu bezitten.
Zij ontdekten een exponentieel verband met de tijd. Elke 375 miljoen jaar verdubbelt het gemiddelde genoom van groepen die dan hun oorsprong vinden, in omvang. Zo zijn de eenvoudigste (prokaryote, d.w.z. zonder celkern) bacteriën, waarvan rond de 3,5 miljard jaar geleden de oudste aangetroffen overblijfselen zijn gefossiliseerd, in het bezit van slechts enkele honderden genen. Pas 2,5 miljard jaar later begint de ontwikkeling van eukaryotisch en daarna meercellig leven. Daarna ging het snel: wormen, vissen en uiteindelijk zoogdieren en vogels. Allen met meer actief coderend DNA dan eerdere groepen. De auteurs veronderstellen daarom dat het leven veel ouder is dan de 3,5-3,8 miljard jaar waarvan de oudste sporen zijn aangetroffen.
Hoe kwam het leven op aarde terecht?
Tegenstanders van panspermie wijzen graag op de uitermate onaangename omstandigheden in de interstellaire ruimte, waar harde kosmische straling, vernietigende gammaflitsen en supernova’s weinig heel laten van bacteriën. Door astronomische ontdekkingen van de laatste tien jaar weten we nu dat dit te kort door de bocht is. De interstellaire ruimte wordt doorkruist met door een dikke ijslaag goed tegen gevaarlijke straling beschermde zwerfplaneten en ijsrijke planetoïden. Bacteriën kunnen hierin miljarden jaren overleven. Vooral kometen zijn interessant. Deze zijn zeer bros en vallen gemakkelijk uit elkaar. Bacteriën in een komeet kunnen hierdoor gemakkelijk in de atmosfeer van een planeet vrijkomen en als stofdeeltje neerdwarrelen.
Volgens de auteurs is het echter uitgesloten dat een buitenaardse beschaving de aarde heeft ingezaaid. Hiervoor was het heelal 3,8 miljard jaar geleden nog niet oud genoeg. We zijn daarom volgens het tweetal waarschijnlijk een van de eerste intelligente soorten van dit heelal.
Bronnen
1. Jamie Wallis et al., The Polonnaruwa Meteorite: Oxygen isotope, Crystalline and Biological Composition, ArXiv (2013)
2. Alexei Sharov and Richard Gordon, Life before Earth, ArXiv (2013)
Een andere natuurkundige grootheid, Stephen Hawking, is minder optimistisch dan Kaku over de kansen dat we een vreedzame buitenaardse beschaving ontdekken. In deze laatste aflevering van zijn serie over buitenaards leven verkent hij de gevolgen van een contact tussen een miljarden jaren oude buitenaardse beschaving en de mensheid.
Zelf hebben we een niet erg goede staat van dienst wat betreft respect voor technisch minder ontwikkelde culturen. De Tasmaniërs, althans het handjevol dat overgebleven is, en inheemse Amerikanen kunnen daar in geuren en kleuren over vertellen. Wacht de mensheid hetzelfde lot? Hawking is somber.
In onze leefomgeving op planeet Aarde zijn we gewend aan afstanden van meters of kilometers, materie met dichtheden variërend tussen die van lucht en metalen, en temperaturen die niet verder dan enkele tientallen graden afwijken van het vriespunt van water. Als mensen denken we in tijdschalen tot ongeveer een eeuw, maar meestal veel korter. Het contrast met het heelal als geheel is enorm. Vanuit kosmisch perspectief is de Aarde in vele opzichten een bijzondere plaats, sterk afwijkend van de norm.
Vanaf de Aarde zien we maximaal enkele duizenden sterren met het blote oog, plus een handvol planeten, en natuurlijk de Zon en de Maan. Als we het zonnestelsel verlaten blijven alleen de sterren over. Deze sterren zijn onze naaste buren in ons sterrenstelsel, de Melkweg. Echter, vanaf vrijwel elke plaats in het heelal is er helemaal niks te zien: niet één ster, laat staan meer heldere hemellichamen. Zelfs andere sterrenstelsels, waarvan je er (als je geluk hebt) enkele kunt zien op Aarde als zwakke nevels, zijn bijna overal afwezig.
Natuurlijk is het geen toeval dat wij in een van de zeldzame locaties (ongeveer een miljoenste van het heelal) leven waar wél sterren te zien zijn. Leven zoals dat op Aarde kan niet ontstaan in de praktisch lege ruimte waaruit bijna het hele heelal bestaat. Na de Oerknal was materie gelijkmatig verdeeld, maar sindsdien heeft het zich onder invloed van zwaartekracht sterk samengeklonterd tot hoge lokale dichtheden in de vorm van groepen sterrenstelsels, en wij leven in een van deze relatief kleine gebiedjes. Daartussen bevinden zich gigantische gebieden van vrijwel lege ruimte.
Het heelal is niet alleen volledig donker op veruit de meeste plaatsen, maar ook ijskoud. In de afwezigheid van sterren, en dus warmtebronnen, ligt de temperatuur slechts 3 graden boven het absolute nulpunt (dus zo’n -270 graden Celsius). Dit is namelijk de temperatuur van de `achtergrondstraling’, straling die kort na de Oerknal ontstond en overal aanwezig is.
Het heelal is dus koud, donker, leeg… maar vooral groot.
Ga maar na: de gemiddelde dichtheid van het heelal komt overeen met enkele waterstofatomen per kubieke meter. Dit is niet wegens een gebrek aan massa; het zichtbare heelal[1] herbergt naar schatting zo’n 100 miljard sterrenstelsels, die op hun beurt rond de 100 miljard sterren bevatten. Een gemiddelde ster weegt 100.000 keer zoveel als de Aarde. Daarnaast is er nog een grotere hoeveelheid massa in de vorm van geheimzinnige donkere materie en donkere energie. Niettemin is de gemiddelde dichtheid van het heelal extreem laag: ruimte is nog veel overvloediger dan massa.
Als we de leeftijd van het heelal vergelijken met haar afmeting, ontdekken we dat het heelal eerder groot dan oud is. Het volume van het zichtbare heelal is gelijk aan 1082 (een 1 met 82 nullen) keer het volume van een mens. De leeftijd van het heelal, daarentegen, is slechts 100 miljoen (108) keer de typische leeftijd van een mens. Een ander voorbeeld: de leeftijd van de Aarde beslaat maar liefst een derde van de leeftijd van het heelal, maar het volume van de Aarde is volledig verwaarloosbaar in het heelal. Dit verschil is wel heel extreem, en heeft twee redenen: de naar menselijke maatstaven hoge lichtsnelheid (zo’n 300.000 kilometer per seconde) en het aantal ruimtelijke dimensies van het heelal (drie). De lichtsnelheid is nauw gerelateerd aan de snelheid waarmee het heelal uitzet, en het aantal dimensies van de ruimte zorgt ervoor dat een grote verhouding tussen afstanden leidt tot een nog veel grotere verhouding tussen volumes.
Chemische samenstelling
Ten slotte is er nog een groot verschil tussen de chemische elementen die we op Aarde tegenkomen en degene die het meest voorkomen buiten de Aarde. Een mens bestaat voor ongeveer twee derde uit zuurstof (per massa-eenheid). Dit komt doordat we vooral uit water bestaan. De rest is vooral koolstof en waterstof, en in mindere mate stikstof, calcium en fosfor. Zuurstof is met zo’n 50% ook het meestvoorkomende element in de aardkorst, gevolgd door silicium, aluminium en ijzer (gesteente bestaat voor een groot gedeelte uit silicium dioxide).
Nu naar het heelal: hier komen we juist vooral de lichtste elementen waterstof (74%) en helium[2] (24%) tegen, die al kort na de Oerknal zijn gevormd. Zwaardere elementen als koolstof, zuurstof en ijzer zijn gevormd bij kernfusie in sterren, en tijdens explosies van zware sterren (supernova’s). Zij vormen twee procent van alle elementen in het heelal. De reden dat de Aarde juist hoge concentraties van deze elementen bevat maar (relatief) weinig waterstof en helium is dat deze lichte elementen zijn weggeblazen door de zonnewind kort na de vorming van de Aarde. In de zware planeten verder weg van de Zon, zoals Jupiter, komen deze wel volop voor.
Noten
[1] Het zichtbare heelal is het gedeelte van het heelal van waaruit informatie ons heeft kunnen bereiken sinds de Oerknal. Hoe groot het heelal als geheel is, en of haar volume überhaupt eindig is, is onbekend.
[2] Helium is nota bene voor het eerst ontdekt in het spectrum van de Zon (vandaar de naam). In 1868 vond men tijdens een zonsverduistering een lijn op een specifieke golflengte in dit spectrum die duidde op de aanwezigheid van een toen onbekend element.
MIT-student Sung Woo Paek bedacht deze opmerkelijk te noemen methode om de aardbewoners te behoeden voor groot onheil. Een wolk verfbommen slaat in op de asteroïde en bedekt deze met een reflecterende laag. Omdat de fotonen op een reflecterend oppervlak terug worden gekaatst, geeft de zonnestraling nu een dubbele druk waardoor de asteroïde uit zijn ramkoers wordt gedrukt. Omdat het zonlicht maar een heel lichte druk uitoefent, moet je ruim op tijd beginnen. Bekijk onder de video.
In deze video zie je een animatie van de draaiende aarde gedurende enkele etmalen, vermoedelijk gemaakt vanuit een satelliet in een geostationaire baan. Heel mooi is het effect van de middernachtszon in de poolstreken (waaruit blijkt dat deze video in de zomer is gemaakt). Onze planeet, hoe groot hij ook voor ons lijkt, is al met al slechts een klein, kwetsbaar bolletje in het onmetelijk grote heelal.
Kortom: het is een goed idee er zorgvuldig mee om te gaan en om ervoor te zorgen dat de mensheid zich verder verspreidt, de ruimte in.
“De aarde is de wieg van de geest. Maar de geest is niet voorbestemd om voor altijd in de wieg te blijven.”
– Konstantin Tsiolkovski
Al meer dan vier miljard jaar vergezelt onze maan de aarde op haar eenzame tocht rond de zon. Onze maan is onnatuurlijk groot. Geen andere planeet, de dwergplaneet Pluto wellicht uitgezonderd, heeft relatief een zo grote maan als de Aarde. Het gevolg: getijden en dergelijke. Hoe zou de aarde zich gedragen zonder maan? Het antwoord hieronder. De maan blijkt toch heel wat nuttiger dan velen zich realiseren…
We wonen op een waterplaneet, maar van alle water is slechts twee procent zoet en een tiende daarvan, 0.2%, oppervlaktewater. De snel uitbreidende landbouw en industrie putten onze watervoorraden in hoog tempo uit. Vooral in aride gebieden, zoals de Great Plains in de VS en de subtropen, wordt water snel schaarser.
Vooral de armen zijn het kind van de rekening, omdat onder druk van de Wereldbank waterbronnen en waterbedrijven in veel ontwikkelingslanden geprivatiseerd werden. In deze documentaire van drie kwartier wordt dit vaak onderschatte probleem behandeld.
