buitenaards leven

De makers van de documentaire Aurelia bedachten deze tidally locked planeet, waarvan maar de helft bewoonbaar is.

Bewoonbare zone 30% groter rond rode dwergen

Laat een reactie achter / Universum, Visionaire vragen, Wetenschap / Door / 18 december 2020

De kans dat een planeet die rond een rode dwerg draait, vloeibaar water bevat is 30% groter dan tot nu toe gedacht. Erg goed nieuws, want maar liefst viervijfde van alle sterren is een rode dwerg. De kans op buitenaards leven is hiermee dan ook fiks gestegen.

In hun zoektocht naar aardachtige planeten rond andere sterren, zoeken astrobiologen naar planeten die vloeibaar water kunnen ondersteunen. Deze planeten moeten een gemiddelde temperatuur hebben die in de relatief nauwe temperatuursgrenzen op aarde valt. Over het algemeen nemen exobiologen aan dat deze temperaturen alleen in een nauwe schil om een ster kunnen bestaan: de zogenaamde Goldilocks-zone of bewoonbare (habitable) zone.

De makers van de documentaire Aurelia bedachten deze tidally locked planeet, waarvan maar de helft bewoonbaar is.
De makers van de documentaire Aurelia bedachten deze tidally locked planeet, waarvan maar de helft bewoonbaar is.

Oogbal Aarde en warme waterstofdeken?
We hebben overigens gezien dat met enig kunst- en vliegwerk deze zone flink opgerekt kan worden. Zo kunnen grotere planeten met een sterk broeikaseffect of stilstaande (’tidally locked’) planeten in ieder geval op een deel van hun oppervlak gastvrije temperaturen bieden. Zie onze artikelen hier en hier, al wijken deze planeten sterk af van de aarde. In het zonnestelsel reikt de bewoonbare zone van ongeveer de omloopbaan van Venus (0,7 AE)  tot ongeveer twee keer de omloopbaan van Mars, d.w.z. de planetoïdengordel (3 AE). De omloopbaan van de aarde (1 AE) ligt hier uiteraard in, anders had ik dit stukje niet kunnen schrijven (of jij lezen).


Albedo cruciaal
Zo makkelijk is het echter niet om de grootte van de bewoonbare zone van een ster vast te stellen. Grootte en temperatuur van de ster zijn uiteraard cruciaal maar hangen ook sterk af van de omstandigheden op de exoplaneet zelf, vooral van het albedo: het percentage licht dat terug wordt weerkaatst, het heelal in. Hoe hoger het albedo (een ijsplaneet heeft bijvoorbeeld een albedo van 0,80; een zwart gat nul, een spiegel 1), hoe  minder energie op de planeet achterblijft en dus hoe dichter bij de ster de bewoonbare zone ligt.

Sneeuw en ijs absorberen meeste warmtestraling
Astronomen Manoj Joshi van het National Centre for Atmospheric Science in Reading, UK, en Robert Haberle van het NASA Ames Research Centre in de buurt van San Francisco wijzen op een belangrijke nieuwe factor die de bewoonbare zone rond rode dwergsterren, 80% van alle sterren, enorm veel  groter maakt.
Volgens Joshi en Haberle hangt de hoeveelheid licht die sneeuw en ijs weerkaatsen af van hun golflengte. De zon produceert de meeste stralingsenergie in de vorm van licht, dus in het voor ons zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum. Logisch uiteraard, we zijn geëvolueerd in het zonlicht. We zouden er weinig aan hebben als we bijvoorbeeld röntgenstraling konden zien. Het albedo voor zichtbaar licht van sneeuw en ijs is respectievelijk 0,8 en 0,5.

Goed nieuws voor aliens met een kleine rode zon
De grote meerderheid, tachtig procent, van alle sterren in de hoofdreeks behoren echter tot de spectraalklasse M: rode dwergen. Deze stralen een veel groter deel van hun energie uit als infrarode straling. Wij nemen die waar als warmte. Het albedo van ijs en sneeuw op planeten die rond M-sterren zoals Gliese 436 en GJ 1214, op respectievelijk 33 en 40 lichtjaren afstand, draaien is veel lager voor infrarode straling dan voor zichtbare straling. Van ijs is deze 0,1 en voor sneeuw 0,4. Dat wil zeggen dat bijna twee keer zoveel energie wordt geabsorbeerd dan bij zichtbaar licht.

Met andere woorden: bevroren ijsplaneten absorberen veel meer energie dan op aarde. De fatale negatieve feedbackloop, die er op aarde toe leidt dat ijstijden totaal uit de hand lopen, is bij planeten die rond M-sterretjes draaien afwezig. Als een planeet als Mars dezelfde hoeveelheid straling zou ontvangen als nu, maar dan  in de vorm van infraroodstraling door een rode dwerg, zouden de ijskappen snel smelten. Niet in het artikel genoemd is dat waterstof veel minder snel zou weglekken uit de atmosfeer, omdat infraroodstraling nauwelijks tot niet in staat is watermoleculen te splitsen. Wel moet dit af worden gewogen tegen de regelmatig voorkomende zware zonnevlammen op M-sterren.

Marsmannetjes?
Met andere woorden: was de zon een rode dwerg geweest, en hadden aarde en Mars even veel straling ontvangen als nu, dan hadden er heel wel Marsmannetjes kunnen bestaan die konden genieten van de grote oceaan die ooit op de plek van de noordelijke laagvlakte Utopia Planitia lag en hadden we geen ijstijden hier gehad. Het gevolg volgens beide heren: er zijn veel meer bewoonabre exoplaneten dan gedacht; de bewoonbare zone stijgt maar liefst met dertig procent in omvang van de ster af.

Ontdekking Aarde 2 nu stuk dichterbij
Spectaculair nieuws voor astrobiologen. M-sterren hebben behalve hun grote aantal namelijk nog een prettige kant. Ze zijn zo klein en licht, en de planeten draaien op zulke kleine afstanden van de ster, dat exoplaneten de ster meer laten wiebelen en dus veel makkelijker te ontdekken zijn rond een rode dwerg. Ook zijn rode dwergen veel lichtzwakker, waardoor ze planeten die er om heen draaien wat minder makkelijk overstralen. De nadruk op wat, want hun kortere afstand tot de ster maakt het aan de andere kant weer moeilijker om ze waar te nemen; per saldo is er toch een positief effect. Kortom: de kans is weer flink gestegen dat we een zusje van de aarde zullen waarnemen.

Video: Een kijkje op Aurelia, een hypothetische planeet die rond een rode dwergster draait

Bron:
Suppression Of The Water Ice And Snow Albedo Feedback On Planets Orbiting Red Dwarf Stars And The Subsequent Widening Of The Habitable Zone, ArXiv (2011)

ALH84001, ooit het centrum van een mediahype rond leven op Mars, blijkt toch nog de nodige verrassingen op te leveren.

Rechtstreeks bewijs: Mars was ooit warm en nat

4 reacties / Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 13 oktober 2011

In een meteoriet van Mars zijn carbonaten aangetroffen, die zich normaal gesproken alleen in ‘aardse’ omstandigheden vormen. Onderzoekers zijn er nu in geslaagd aan te tonen dat het carbonaat in de meteoriet gevormd is bij een temperatuur van 18 graden. In ieder geval op één plaats op Mars was het dus warm en vochtig genoeg voor leven.

ALH84001, ooit het centrum van een mediahype rond leven op Mars, blijkt toch nog de nodige verrassingen op te leveren.
ALH84001, ooit het centrum van een mediahype rond leven op Mars, blijkt toch nog de nodige verrassingen op te leveren.

Deze keer geen vals alarm
De meteoriet ALH84001, met een ouderdom van vier miljard jaar, was afkomstig van het oppervlak van Mars. De onderzoekers stelden met een combinatie van twee technieken – isotopenanalyse en deze interpreteren met de bekende eigenschappen van carbonaten – vast dat de carbonaten gevormd zijn bij een temperatuur van 18 plus om min vier graden. Achttien graden is in veel opzichten een ideale temperatuur voor leven om zich te ontwikkelen. Ook weten we nu dat dit in een vochtige omgeving gebeurde.

Uit overblijfselen van rivieren en mineraalafzettingen op Mars was al bekend dat de planeet een vochtiger verleden kende. Mars heeft nu een gemiddelde van -63 graden Celsius, niet echt bevorderlijk voor de ontwikkeling van leven – of voor het voorkomen van vloeibaar water om de erosievormen te creëren. Hard bewijs voor vloeibaar water ontbrak echter: tot nu.
Natuurlijk is dit slechts één waarneming, maar in ieder geval op één plaats op Mars waren de omstandigheden (zuurstof uitgezonderd)  comfortabel genoeg voor de meeste aardse levensvormen om het uit te houden.

Voor hun analyse gebruikten de onderzoekers een van de oudste objecten op aarde: ALH84001, een Marsmeteoriet, in 1984 ontdekt in de Allen Hills van Antarctica. Hier komen veel meteorieten aan de oppervlakte omdat de gletsjer waar ze in waren opgeslagen, langzaam verdampt, waarbij de meteorieten die in de loop van miljoenen jaren in het gebied zijn ingeslagen, tevoorschijn komen.  Vermoedelijk komt het gesteente van de meteoriet van tientallen meters onder het oppervlak van Mars en werd de hemelruimte ingeslingerd toen een ruimterots insloeg op Mars en een groot aantal fragmenten, waaronder ALH84001, wegslingerde.

ALH84001 haalde al eerder het nieuws toen andere onderzoekers veronderstelden dat er sporen van leven in voorkwamen. Dit bleek loos alarm: de carbonaatrijke bolletjes waren, volgens nader onderzoek, geen bacterieresten. Al verschillen daar de meningen over.

Clumped-isotope thermometry al eerder gebruikt om temperatuur dino’s te meten
De temperatuurmeting werd uitgevoerd met clumped-isotope thermometrie. Hoe lager de temperatuur, hoe groter de kans dat bijvoorbeeld (zoals in dit geval) twee zeldzame zware isotopen, zuurstof-18 en koolstof-13, bij elkaar gaan clusteren. Bij hoge temperaturen zijn de bewegingssnelheden van moleculen, dus de menging veel groter, waardoor de isotopen minder geconcentreerd voorkomen. Bij lagere temperaturen is dit massaverschil veel belangrijker. Zo is te berekenen hoe hoog de temperatuur was. Deze methode is al eerder met succes gebruikt om vast te stellen hoe hoog de lichaamstemperatuur van dino’s was en de klimaatgeschiedenis van de aarde is bepaald.

De gemeten temperatuur van achttien plus of min vier graden sluit de meeste verklaringen uit. Die vereisen zeer lage temperaturen of juist temperaturen van vele honderden graden. Het is uiteraard de vraag of deze omstandigheden heel veel voorkwamen op Mars en ook gedurende een lange periode, maar toch toont het aan dat ooit op Mars veel mildere en vochtiger omstandigheden dan nu heersten.

Bronnen:
Wet and Mild: Researchers Take the Temperature of Mars’ Past, ScienceDaily (2011)
I. Halevy, W. W. Fischer, J. M. Eiler. Carbonates in the Martian meteorite Allan Hills 84001 formed at 18 ± 4  C in a near-surface aqueous environment. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011

Zo vind je leven op een exoplaneet

4 reacties / Universum, Wetenschap / Door / 6 oktober 2011

Aan het licht dat een exoplaneet uitzendt kan je zien of de exoplaneet leven bevat of niet. Hoe? Check deze poster.

De mensen van New Scientist hebben een poster samengesteld met daarop de belangrijkste signalen waarmee is vast te stellen of een exoplaneet leven bevat. Het zwakke licht van een verre exoplaneet analyseren klinkt nu nog als science fiction, maar is in enkele gevallen al gelukt. Uit dit licht is af te leiden welke gassen in de atmosfeer voorkomen. Astronomen zijn al druk aan het speculeren over welke moleculen een teken van leven zijn en welke juist een teken dat er geen leven is. Welke tekens? Klik op de afbeelding voor een vergroting. Pas op: grote afbeelding.

Lees ook:
Bomen waarnemen op exoplaneet en
Universele chemische handtekening leven ontdekt

Kepler ontdekt exoplaneten als ze voor hun ster langstrekken. Voor een individuele planeet is die kans maar klein, maar Kepler houdt zoveel sterren tegelijkertijd in de gaten, dat er toch veel exoplaneten ontdekt worden.

‘Eenderde van alle zonachtige sterren heeft aardachtige planeten met vloeibaar water’

18 reacties / Universum, Wetenschap / Door / 29 september 2011

Astronomen hebben nu de kans berekend van het vinden van aardachtige planeten bij andere sterren, waarbij ze gebruik maakten van de laatste data van de Keplermissie.  De waarschijnlijkheid van minstens één planeet in de ‘bewoonbare zone’, het temperatuursgebied waarin de temperatuur van de planeet voldoende gematigd is om vloeibaar water mogelijk te maken, is, zoals het er nu naar uitziet, enorm groot: rond een derde. Goed nieuws dus voor toekomstige sterrenreizigers.

De planetenjagende satelliet Kepler is speciaal ontworpen om aardachtige planeten rond sterren op te sporen. Dit doet de satelliet door bij honderdduizenden sterren tegelijk te letten op periodieke afzwakkingen van het sterrenlicht. Dit betekent namelijk dat er een planeet voor de sterrenschijf langs trekt. Omdat de kans dat een planeet precies tussen de ster en de aarde in staat vrij klein is, ontdekt Kepler maar een kleine fractie van alle planeten.

Kepler ontdekt exoplaneten als ze voor hun ster langstrekken. Voor een individuele planeet is die kans maar klein, maar Kepler houdt zoveel sterren tegelijkertijd in de gaten, dat er toch veel exoplaneten ontdekt worden.
Kepler ontdekt exoplaneten als ze voor hun ster langstrekken. Voor een individuele planeet is die kans maar klein, maar Kepler houdt zoveel sterren tegelijkertijd in de gaten, dat er toch veel exoplaneten ontdekt worden.

Desondanks bleek de eerste 136 dagen van Kepler een ware goudmijn aan planeten op te leveren. In deze tijd bestudeerde Kepler ongeveer 150 000 sterren en vond bewijzen voor 1235 potentiële exoplaneten. Dat is een behoorlijk grote vangst, als je je realiseert dat de kans dat een exoplaneet op ongeveer de afstand van de aarde tot de zon, precies voor een zonachtige ster langs trekt, minder dan een procent is.

Sindsdien heeft het team astronomen van de Keplermissie en de teams waar ze mee samenwerken zich ook toegelegd op details van deze exoplaneten te weten proberen te komen. Het gaat hier om zoveel potentiële exoplaneten, dat ook statistische analyses mogelijk zijn. Daaruit zijn weer verschillende projecties te maken. Vandaag heeft Wesley Traub van het Californische Instituut voor Technologie in Pasadena de resultaten van precies zo’n studie bekend gemaakt. Traub heeft alleen naar de sterren gekeken die het meeste op de zon lijken, namelijk van spectraalklasses F, G en K. Onze zon is een G type ster. De stertypes O, B en A leven te kort om leven voort te kunnen brengen.

F-types zijn heter en zwaarder dan de zon, K-types iets lichter en koeler. Het meest voorkomende type ster, de rode M-dwergen, leeft zeer lang, maar exoplaneten moeten zo dicht bij dit sterretje staan om voldoende zonlicht te krijgen dat getijdeneffecten de planeet stilleggen, ongeveer zoals de maan nu ook altijd dezelfde kant naar de aarde wendt. Of dit het ontstaan van leven belemmert is overigens de vraag. Er zijn modellen bedacht waarbij dat niet zo is, bijvoorbeeld de oogbal aarde. Ook is de bewoonbare zone van M-dwergen zo smal dat de kans kleiner is dat precies hier een aardachtige planeet in rondzwerft.

De resultaten: aardachtige planeten komen evenveel voor rond zware F-sterren als rond lichte K-sterren. Wel zijn er rond lichte sterretjes veel minder kleine planeten waargenomen. Vrijwel zeker is dat volgens Traub omdat kleine planeten moeilijker te zien zijn voor Kepler. Dat geldt ook voor ons. Een overgang van de aardachtige Venus voor de zon langs is veel makkelijker waar te nemen dan van de veel kleinere Mercurius, die zo groot is als een wat uit de kluiten gewassen maan. Planeten vlak bij de ster hebben ook een veel grotere kans om voor de ster langs te bewegen. Een derde van alle planeten die Kepler vond zijn dan ook verschroeide Mercurius-achtige werelden met omlooptijden van minder dan 42 dagen.  Ter vergelijking: de weinig gastvrije Mercurius 88 dagen, wat dus duidt op totaal onleefbare geblakerde rotsblokken.

Spannender is natuurlijk de ontdekking van aardachtige werelden op grotere afstand van de ster, binnen de zone waarin vloeibaar water mogelijk is. De meeste van deze planeten bevinden zich te ver van hun ster af om al door Kepler opgepikt te worden. Hoe verder van de ster, hoe langzamer planeten bewegen en hoe groter hun baan, dus hoe kleiner de kans dat ze net voor de ster langstrekken als Kepler waarneemt.  Traub heeft echter een techniek ontwikkeld om dit probleem te omzeilen.

Hij heeft namelijk een empirische exponentiële wet ontdekt die beschrijft hoeveel sterren planeten hebben met een gegeven omloopperiode. Erg handig, want de omloopperiode (lengte van het jaar) hangt rechtstreeks af van de afstand tot de ster en kan dus worden gebruikt om te berekenen hoeveel sterren planeten in de bewoonbare zone hebben. Dit deed Traub, om zo tot zijn conclusie te komen: ongeveer een derde van alle FGK sterren hebben tenminste één aardachtige planeet in de bewoonbare zone. Er zijn in ons melkwegstelsel ongeveer 300 miljoen sterren. Als je bedenkt dat één op de vijf sterren in de klasse F, G of K valt, dan betekent dat alleen al in ons melkwegstelsel een duizelingwekkend aantal van 20 miljoen planeten waarop zich in theorie leven kan ontwikkelen.

Bron:
Wesley Traub, Terrestrial, Habitable-Zone Exoplanet Frequency from Kepler, Arxiv.org (2011)

Er zijn hardnekkige, onuitroeibare geruchten dat overheden buitenaards bezoek in de doofpot stoppen.

Worden we door buitenaardse wezens bespied? Technische mogelijkheden

3 reacties / Visionaire vragen, Wetenschap / Door / 26 september 2011

Van weinig onderwerpen raken de gemoederen zo verhit als van het onderwerp buitenaardse beschavingen. Geen wonder. Wat zijn de concrete aanwijzingen dat we buitenaards bezoek hebben?

Er zijn hardnekkige, onuitroeibare geruchten dat overheden buitenaards bezoek in de doofpot stoppen.
Er zijn hardnekkige, onuitroeibare geruchten dat overheden buitenaards bezoek in de doofpot stoppen.

Drie belangrijke voorwaarden
Als we door buitenaardse wezens worden bespied of gemanipuleerd, zoals veel mensen geloven, moet aan drie voorwaarden zijn voldaan. De eerste is uiteraard dat zich elders in het Melkwegstelsel intelligent leven heeft gevormd dat over voldoende wetenschappelijke en technische kennis beschikt. De tweede voorwaarde is dat de aliens een praktische methode hebben om naar andere sterren te reizen. Ter vergelijking: het ruimtevaartuig Voyager 1, het voor zover we weten snelste en verst verwijderde door mensenhanden vervaardigde voorwerp ooit, heeft in meer dan dertig jaar nu ongeveer 16 lichtuur afgelegd. De dichtstbijzijnde behoorlijke ster, ik heb het niet over een mislukte bruine dwerg, is Alfa Centauri. Deze staat op 4,2 lichtjaar afstand (en heeft voor zover we weten overigens geen planetenstelsel, dus zal geen voor de hand liggende plek zijn). Dat is  2300 maal verder. De volgende ijstijd is hier dus al hoog en breed aangebroken als Voyager 1 op 4,2 lichtjaar van de aarde is.

Statistiek en de ervaringen op aarde pleit voor buitenaardse intelligentie
Er komen heel veel planeten voor waarop zich leven kan ontwikkelen, weten we uit sterbedekkingsdata. We weten ook dat alleen al op de aarde in zeker vijf diergroepen – primaten, papegaaiachtigen, walvisachtigen, olifantachtigen  en octopoïden – intelligentie op een redelijk hoog niveau voorkomt. Kortom: het lijkt er veel op dat de ontwikkeling van intelligentie geen toeval is, maar samenhangt met het ontstaan van een complexer ecosysteem, waardoor een complex brein nodig is om voedsel te verzamelen en aan steeds slimmere belagers te ontkomen. Is dat ver-ontwikkelde ecosysteem er eenmaal, op aarde kostte dat meer dan 2,5 miljard jaar, dan ontstaat een evolutionaire wapenwedloop en is het een kwestie van ongeveer een half miljard jaar voor de eerste mensachtige intelligentie in een levensvorm ontstaat.

Zijn de kosmische afstanden niet te groot?
Volgens emeritus hoogleraar theoretische fysica ’t Hooft zijn de afstanden tussen de sterren zo groot dat reizen tussen de sterren onpraktisch zijn. Weliswaar wordt de tijd voor een reiziger verkort als deze vrijwel met de lichtsnelheid reist, maar de hoeveelheid energie in het ruimteschip wordt dan meerdere keren zo groot als de massa in het ruimteschip zelf. Een enkel stofje wordt met deze snelheden al fataal. Zelfs waterstofatomen kunnen het ruimteschip met verwoestende kracht treffen.
Of reizen tussen de sterren werkelijk onpraktisch zijn, is echter, met alle respect, de vraag. Weliswaar zijn de afstanden tussen de sterren enorm, maar niet onoverkomelijk. Een kolonieschip dat een paar honderd jaar onderweg is en met een redelijk veilige 1% van de lichtsnelheid reist (3000 km per seconde), zou de reis naar de dichtstbijzijnde ster kunnen maken. Op deze manier zou een interstellaire beschaving kunnen ontstaan. Aliens met een lange-termijn visie, bijvoorbeeld omdat ze hun levensduur hebben verveelvoudigd, zouden dus lange interstellaire reizen kunnen maken.

Wel zal de benodigde hoeveelheid energie voor zelfs een klein ruimteschip enorm zijn: per kilogram 2,5 miljoen kilowattuur. Bill Gates zou van een scheepje van 24 ton net de energierekening kunnen betalen. Aan de andere kant: een Kardashev-II beschaving, die een complete  zon kan oogsten, lacht om dergelijke beperkingen.

Recente ontdekkingen laten (als de data kloppen) zien dat de lichtsnelheid niet zo absoluut is als Einstein doet voorkomen. Hopelijk opent dit de deur naar nieuwe ontdekkingen. Het is niet uit te sluiten dat er een slimmere manier bestaat om de afstanden tussen de sterren te overbruggen. Wel zal dit andere natuurkunde met zich meebrengen dan we op dit moment kennen.

Hebben ze de behoefte om deze kant uit te komen?
Het beantwoorden van de vraag naar de beweegredenen van buitenaardse wezens is een studie op zich. Als we letten op de vijf niet-menselijke groepen dieren die enige vorm van intelligentie hebben ontwikkeld, weten we dat ze nieuwsgierig zullen zijn. Dat kenmerk delen alle vier groepen namelijk met elkaar. We weten alleen niet hoe toekomstige technische vooruitgang en eeuwenlang leven in een overbeschaafde samenleving hun geest zal beïnvloeden. Als ze zich ontwikkelen tot een in zichzelf gekeerde soort, is de kans klein dat ze deze kant uit komen. Aan de andere kant: er hoeft maar één expansieve soort te zijn en in minder dan geen tijd, kosmologisch gesproken, zitten ze over de hele Melkweg verspreid. En laten we eerlijk zijn, we zijn best wel een lachwekkende soort. Wie zou niet op de eerste rang willen zitten om mee te genieten van onze stommiteiten?

Als een buitenaardse wereld nauwelijks metalen bevat, wordt het voor aliens moeilijk hun planeet te verlaten.

Meeste aliens opgesloten op hun planeet?

30 reacties / Filosofie, Universum / Door / 21 september 2011

Stel je bent een hoogbegaafde alien met reisplannen. Helaas voor je, ben je een octopus en is je thuiswereld een eindeloze oceaan. Naar uit recent onderzoek blijkt, hebben wij als aardbewoners de nodige mazzel gehad. Wat als intelligent leven op grote schaal voorkomt, maar de buitenaardse wezens niet in staat zijn van hun planeet te ontsnappen? Een aantal scenario’s.

Als een buitenaardse wereld nauwelijks metalen bevat, wordt het voor aliens moeilijk hun planeet te verlaten.
Als een buitenaardse wereld nauwelijks metalen bevat, wordt het voor aliens moeilijk hun planeet te verlaten.

Om aan een planeet als de aarde te kunnen ontsnappen, moet een enorm hoge ontsnappingssnelheid bereikt worden (op aarde: 11,2 km per seconde) of moet het ruimtevaartuig tijdens de reis omhoog versnellen, bijvoorbeeld via een raket of elektromagnetische versnellingsrail. Om voldoende snelheid te krijgen moet er heel veel energie in een kleine plaats geconcentreerd worden. Dat vereist geavanceerde, sterke materialen, dus behoorlijk wat technisch vermogen.

Oceaanplaneet
Als een wereld geheel overdekt is met een oceaan, zijn intelligente ruimtewezens zwaar gehandicapt. Metaalbewerking en het bereiken van hoge temperaturen in het algemeen, is in een waterrijke omgeving vrijwel onmogelijk. Erg veel meer water dan nu is er niet voor nodig om een oceaanplaneet te vormen. De gemiddelde hoogte van het land op aarde is maar een paar honderd meter. De zeeën zijn gemiddeld 3790 meter diep. Als er tien procent meer water was geweest, waren er slechts enkele eilandjes geweest.

Metaalarme superaarde
Planeten en grote manen differentiëren bij hun ontstaan. Bij dit proces scheiden de zware en lichte bestanddelen van de planeet zich van elkaar. Het metaal zakt naar beneden, de kern in, terwijl lichter gesteente naar boven komt drijven en de mantel en korst vormt. Hoe groter de planeet, hoe sterker dit proces plaatsvindt. In feite zitten er van nature in de korst van de aarde nauwelijks zwaardere metalen dan aluminium en wat ijzer. Alleen door een meteorietenbombardement meer dan drie miljard jaar geleden is de aarde voorzien van metalen als goud en uranium.

Sterren onzichtbaar
Stel dat op een buitenaardse planeet de atmosfeer veel dichter is dan die op aarde of, wat ook kan, veel vochtiger. Sluierbewolking zou dan de sterren en in extreme gevallen zelfs de zon onzichtbaar maken. Er is zelfs veel kans dat wezens op een dergelijke planeet gebruik maken van geluid in plaats van licht, zoals vleermuizen op aarde of dolfijnen onder water. Een buitenaards wezen dat niet in staat is om sterren waar te nemen zal nooit de behoefte voelen op reis te gaan, of uit proberen te zoeken wat er achter de lichtjes schuil gaat.

Wat denken jullie? Hopeloze zaak? Of zouden er toch manieren zijn waarop ondernemende aliens kunnen ontsnappen van dit soort werelden?

Zou de enorme inslag die de dinosauriërs wegvaagde ook het aardse leven naar andere planeten of zelfs zonnestelsels hebben verspreid?

‘Brokstukken aarde zaaiden leven in de rest van het zonnestelsel’

8 reacties / Universum, Wereld, Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 24 augustus 2011

Lang hebben astronomen meteorieten bestudeerd die afkomstig zijn van de maan of van Mars. Deze kwamen vrij als gevolg van zware inslagen op deze hemellichamen. Uiteraard zijn er op aarde ook dergelijke zware inslagen geweest. Zou de aarde andere planeten hebben ingezaaid met leven? Of zelfs exoplaneten?

Nieuw leven komt voort uit de dood
De gedachte is op zich niet nieuw. Al eerder veronderstelde Visionair.nl dat dit de verklaring zou kunnen zijn voor bepaalde raadselachtige meteorieten met mogelijke sporen van eencelligen.

Hoeveel overblijfselen van meteorietinslagen op aarde zouden er nu door het zonnestelsel – of nog verder – zwerven? Verschillende astronomen hebben hierop hun simulatieprogramma’s en/of berekeningen op los gelaten en hebben bestudeerd wat er gebeurt als een meteoriet formaat-Chicxulub (de dinosaurusdoder) een regen van aards puin rondstrooit. Wie weet heeft de asteroïde die de dino’s doodde, leven gebracht op een verre wereld.

Hun voorlopige conclusie tot nu toe: het is relatief gemakkelijk voor brokstukken van de aarde om de maan of de binnenplaneet Venus (of de mogelijk waterijs bevattende polen van Mercurius) te bereiken. Volgens hun berekeningen zal echter maar weinig Chicxulub-puin op Mars of nog verder het zonnestelsel in terecht zijn gekomen omdat zowel de zwaartekracht van de aarde als van de zon overwonnen moet worden.

Zou de enorme inslag die de dinosauriërs wegvaagde ook het aardse leven naar andere planeten of zelfs zonnestelsels hebben verspreid?
Zou de enorme inslag die de dinosauriërs wegvaagde ook het aardse leven naar andere planeten of zelfs zonnestelsels hebben verspreid?

Deeltjes veel verder verspreid dan tot nu toe gedacht
Mauricio Reyes-Ruiz van de Universidad Nacional Autonoma de Mexico en enkele collega’s hebben nu de grootste computersimulatie ooit van de gevolgen van een inslag op aarde uitgevoerd. Meer dan tienduizend testdeeltjes worden vanaf de aarde in de rest van het zonnestelsel rondgestrooid. Ze hebben de simulatie vijf keer herhaald, steeds met hogere impactsnelheden van de asteroïde.
Met verrassende uitkomsten.

Zo blijken er ongeveer honderd maal meer deeltjes op Mars terecht te komen dan tot nu toe gedacht. En de grootste verrassing: bij hoge snelheden is de kans dat de deeltjes op Jupiter terecht komen veel groter dan op Mars. En, zoals bekend, heeft Jupiter enkele ijsmanen met een oceaan onder een kilometers dikke laag ijs. De gedachte is adembenemend. Zouden aardse bacteriën de oversteek naar de gastvrije oceanen van Europa gemaakt kunnen hebben? Dit laatste hebben de Mexicanen onderzocht. Ze hebben de simulatie tot 30 000 jaar na de inslag voortgezet – volgens veel astrobiologen de maximale tijd dat aardse levensvormen in de ruimte kunnen overleven.

Er is alleen één maar. Er is alleen bekend hoeveel deeltjes Jupiter bereikt hebben. Niet hoeveel brokstukken de ijsrijke manen Ganymedes, Callisto of Europa hebben bereikt. Overigens zouden bepaalde bacteriën het mogelijk ook op Jupiter zelf kunnen uithouden. Jupiter kent atmosferische lagen waarin waterdruppeltjes voorkomen en op aarde zijn bacteriesoorten bekend die hun leven in de wolken doorbrengen. Vooral als een poreus, weinig massief brokstuk op de gasreus zou belanden zou het in kleine stukjes uit elkaar kunnen vallen en zo de gasreus kunnen inzaaien.

‘Aards leven onderweg naar de sterren’
En hierna – letterlijk- de grootste verrassing. Naar blijkt, verlaat een groot deel van alle deeltjes het zonnestelsel geheel. meer deeltjes komen in de interstellaire ruimte terecht dan op alle planeten gezamenlijk, inclusief de aarde zelf. Als zeer taaie organismen als bacteriën of beerdiertjes de onbarmhartige omstandigheden -denk aan de sterke straling – in de interstellaire ruimte langer kunnen verdragen dan astrobiologen denken, zou het leven op aarde zelfs onderweg kunnen zijn naar andere sterren. Al eerder hebben wetenschappers het idee geopperd om een grote wolk met bacteriën gevulde microruimtescheepjes richting sterren te sturen om zo, als we de aarde door een of andere stommiteit opblazen, we in ieder geval andere, intelligentere wezens laten ontstaan die niet zo stom zijn als wij. Wie weet is Moeder Natuur ons wel voor geweest en is het backup-plan voor het leven nu in volle gang.

Of, mutatis mutandis, uiteraard: het leven op aarde afkomstig kunnen zijn van andere zonnestelsels dan dat van ons. Het heelal is meer dan dertien miljard jaar oud. Onze aarde is 4,6 miljard jaar oud. Uit astronomische waarnemingen is bekend dat zelfs in sommige zeer jonge melkwegstelsels al grote hoeveelheden water, alsmede koolstof, zuurstof, stikstof en dergelijke voorkwamen – noodzakelijk om leven te doen ontstaan.
De ruimte zou wel eens heel wat minder doods kunnen zijn dan deze lijkt.

Bron
Mauricio Reyes-Ruiz et al., Dynamics Of Escaping Earth Ejecta And Their Collision Probability With Different Solar System Bodies

De geruchten over samenwerking tussen overheden en buitenaardse wezens blijven hardnekkig. Wat als ze waar zijn? No copyright/plaatje afkomstig van https://pixabay.com/users/comfreak-51581/

Wat zou veranderen als ET hier landt?

10 reacties / Ideeën en techniek, Mensheid, Wetenschap / Door / 19 november 2021

Hoe zou het leven op aarde veranderen als wezens van een technisch geavanceerde buitenaardse soort op aarde zouden landen?

Wat kunnen we over buitenaardse wezens die ons bezoeken, zeggen?
Al sinds H.G. Wells’ geruchtmakende boek War of the Worlds, waarin technisch ver gevorderde Marsbewoners de aardse grootmachten wegvagen, is er gespeculeerd over buitenaardse wezens die de aarde bezoeken. Om de enorme afstanden tussen de sterren te overbruggen is er technologie nodig die vele eeuwen op de aardse voorligt. Welke methode ook wordt gevolgd om vele lichtjaren te reizen: snelheden dicht bij de lichtsnelheid, generatieschepen, die duizenden jaren onderweg kunnen zijn, de speculatieve wormgaten of zelfs warp drive: op dit moment beschikken we nog niet over de hulpbronnen en de technische knowhow ligt (met uitzondering van generatieschepen) nog ver buiten ons technische bereik.
We kunnen er dus zeker van zijn dat de buitenaardse soort in ieder geval op ruimtevaarttechnisch gesproken veel verder gevorderd is dan de aardlingen op dit moment.

Expansieve soort die goed kan samenwerken

De geruchten over samenwerking tussen overheden en buitenaardse wezens blijven hardnekkig. Wat als ze waar zijn? No copyright/plaatje afkomstig van https://pixabay.com/users/comfreak-51581/
De geruchten over samenwerking tussen overheden en buitenaardse wezens blijven hardnekkig. Wat als ze waar zijn? No copyright/plaatje afkomstig van https://pixabay.com/users/comfreak-51581/

Tussen de sterren reizen kost veel meer energie en hulpbronnen dan veel mensen zich voor kunnen stellen. Om alleen al een bemand ruimteschip naar onze buurster Alfa Centauri te sturen, hebben we meer vermogen nodig dan de hele mensheid produceert en gebruikt. Het beeld duikt dan op van een zeer grootschalige beschaving Kardashev type II beschaving die ook behoorlijk complex en centraal georganiseerd is. En, ook heel belangrijk, op lange termijn plant en denkt. Dat wijst op een zeer stabiele sociale organisatie.

Wat zouden de gevolgen voor de aarde en de mensen zijn?
Het antwoord op deze vraag hangt er uiteraard vanaf van wat de buitenaardse wezens precies van (of met) ons willen. Het ergste scenario is uiteraard dat waarin de buitenaardse wezens besluiten ons uit te roeien, hetzij om af te rekenen met een gevaarlijke mededinger, hetzij om onze planeet te koloniseren. Dat zou uiteraard akelige gevolgen hebben voor de mensheid en vermoedelijk ook voor de rest van de biosfeer. Als de mens verdwijnt, zijn er namelijk al meerdere soorten die al in de startblokken klaar zijn om de positie van slimme soort over te nemen. Denk aan mensapen, octopussen of walvisachtigen. Waarschijnlijk zullen deze moordzuchtige aliens dan het zekere voor het onzekere nemen.

Dit scenario is alleen niet erg waarschijnlijk. In dit stadium vormen we geen bedreiging en mogelijk een bruikbare cliëntsoort. Net zoals sommige mensen graag honden houden, zullen sommige buitenaardse wezens (we weten immers als dat het om sociale wezens in een complexe samenleving zal gaan) het prettig vinden een ras van dienaren er op na te houden.  Het is dus waarschijnlijker dat de aliens ons bewust ‘dom’ zullen willen houden en voorkomen dat we gevaarlijke technologie ontwikkelen.

Misschien zullen ze proberen onze wetenschap volkomen de verkeerde kant op te sturen door buitenaardse infiltranten, of menselijke zetbazen, zeer overtuigende, maar foute natuurkundige theorieën te laten bedenken. Het liefst een uiterst complexe theorie die niet door experimenten is te falsificeren. Iets als de snaartheorie bijvoorbeeld. Mogelijk lachen de aliens zich dan een bult als ze zien hoe menselijke wetenschappers er maar niet in slagen door hun listige spel heen te prikken.

Misschien geven ze ons speeltjes waarmee we niet veel kwaad kunnen aanrichten, maar die ons leven wel een stuk prettiger maken. Iets als internet bijvoorbeeld. Stel dat die mensen die nu de hele dag achter de computer zitten, over straat zouden rondzwerven. Of nog erger: dat ze in real life gaan schieten in plaats van in een spel.

Wat zou ET van ons willen?

7 reacties / Ideeën en techniek, Mensheid, Universum, Wereld, Wetenschap / Door / 23 juli 2011

Stel, de aarde wordt bezocht door buitenaardse wezens. Wat zouden aliens van ons willen? Er zijn enkele mogelijkheden, die zeer onprettige tot vrij milde gevolgen zullen hebben. Overleeft de mensheid First Contact?

Grondstoffen of mijnbouw?

Als buitenaardse bezoekers kwade bedoelingen met ons hebben, heeft dat vermoedelijk uiterst akelige gevolgen.
Als buitenaardse bezoekers kwade bedoelingen met ons hebben, heeft dat vermoedelijk uiterst akelige gevolgen.

Derderangs SF films zoals Independence Day geven de indruk dat de aarde een gewilde plek is om grondstoffen te oogsten. In feite is dit onzin. We zagen al het heel veel energie kost om van de ene ster naar de andere te reizen, in massa uitgedrukt misschien wel evenveel als het gewicht van de lading. Het is dan veel slimmer om de grondstoffen uit het eigen zonnestelsel te halen. De asteroïdengordels en Kuipergordels in het eigen zonnestelsel zijn de meest voor de hand liggende bestemming, niet een ster lichtjaren ver.

Of desnoods de atoomkernen die je nodig hebt door middel van bijvoorbeeld kernfusie zelf produceren. Ongeveer op de manier waarop onderzoekers nu extreem zware kunstmatige atoomkernen proberen te maken. Dat kost veel minder energie dan exotische materie van tientallen lichtjaren ver te halen. Voor grondstoffen zijn er overigens veel interessantere plekken dan de aarde. Zeldzame zware elementen zijn er in de buurt van geëxplodeerde supernova’s en neutronensterren veel meer dan hier. Wel is de zon uitzonderlijk zuurstofrijk en koolstofarm.

Niettemin is het uiteraard mogelijk dat er een nog onbekende grondstof bestaat waar bij een toekomstige beschaving grote behoefte aan is en waar dit zonnestelsel of de aarde toevallig zeer rijk aan is. Denk aan magnetische monopolen, mini-zwarte gaten of wellicht exotische vormen van donkere materie. We weten het domweg niet. Welke achttiende-eeuwer had kunnen voorspellen dat er oorlogen gevoerd zouden worden over brandbare zwarte blubber? En als wij toevallig op de rijkste bron van die grondstof in de galactische omgeving zitten, zoals de Nav’i in de film Avatar, dan hebben we uiteraard een probleem.

Zorg dat je dit Alien Invasion Survival Handbook in huis hebt liggen. Zo lachen ze zich dood.
Zorg dat je dit Alien Invasion Survival Handbook in huis hebt liggen. Zo lachen ze zich dood.

Een einde aan ons als bedreiging maken?
Dit is minder onwaarschijnlijk. Zeker naar kosmische maatstaven ontwikkelt onze beschaving zich op technisch terrein zeer snel. Weliswaar kunnen we nu op galactische schaal gezien nog niet veel schade aanrichten, maar over een eeuw wel. We zouden dan bijvoorbeeld nanoreplicatoren kunnen hebben uitgevonden, die het zonnestelsel in hoog tempo omzetten in een supercomputer en naburige zonnestelsels koloniseren. Als buitenaardse wezens ons in de gaten houden, zullen ze vermoedelijk proberen ons te accommoderen of integreren in hun invloedssfeer, ons te onderwerpen of te vernietigen voordat de groei van onze beschaving explosief en oncontroleerbaar wordt.

Ons als slavenras houden?
Een galactisch rijk besturen is ondoenlijk. Het licht doet er tienduizenden jaren over om van het ene einde van de Melkweg naar het andere einde te reizen (tenzij er een realistsiche methode bestaat om sneller te reizen dan het licht) die we nog niet kennen. Galactische rijken als zodanig bestaan dus vermoedelijk ook niet. Het galactische beschavingsnetwerk zal vermoedelijk meer weg hebben van een interstellaire tamtam, waarbij voortdurend waardevolle informatie wordt uitgewisseld. Nogmaals: deze projectie is gebaseerd op de huidige kennis van de natuurwetten.

Kolonisatie?
Gezien de inktzwarte koloniale geschiedenis van de Europeanen en de Arabieren, waarin de inheemse bevolking met geweld werd bekeerd, geassimileerd of uitgemoord, is deze gedachte niet zo gek. Vooral in oudere SF, geschreven toen de kolonisatie nog in volle gang was en rassentheorieën erg populair waren, komt deze gedachte veel voor. De gedachte is dat de aliens de mensheid uitmoorden en vervolgens hier zelf gaan wonen. Gezien de enorme afstanden tussen de sterren ligt dit niet echt voor de hand, al blijft het in theorie mogelijk. Het is vanuit buitenaards standpunt veel slimmer een kolonisatieschip naar een ster met een omvangrijke planetoïdengordel te sturen en hier door zelfreplicerende robots een grote hoeveelheid ruimtehabitats te laten bouwen. In totaal komt er zo een veelvoud van de hoeveelheid leefruimte.

Dan is er nog een probleem. Immers, op een wereld met een complexe biosfeer als de aarde komen zeer veel soorten eencelligen voor die, zo weten we op aarde, erg creatief zijn in het benutten van nieuwe voedingsbronnen. Ook al bewegen deze voedingsbronnen zich voort met borstelige tentakels en komen deze uit de buurt van de ster Wega. Dus ook hier geldt: in theorie is het een mogelijkheid. In de praktijk is het voor aliens dus veel interessanter hun eigen zonnestelsel of naburige bruine dwergen of zwerfplaneten te benutten.

Handel?
De aarde bevat een enorme biodiversiteit en culturele diversiteit. Het meest waardevolle aan de aarde is de enorme hoeveelheid informatie die in het DNA van het ecosysteem en de menselijke cultuur besloten ligt. En, wie weet, ook niet-menselijke culturen, zoals die van walvisachtigen of mensapen. Misschien horen hier unieke inzichten bij die van pas komen voor de buitenaardse beschaving. Informatie is ook makkelijker mee te nemen dan materie. Vermoedelijk is het voor aliens dus het meest interessant om informatie uit te wisselen met de aardbewoners. Het liefst op een vriendelijke manier en dat kan ook, want informatie raakt nooit op. Deze informatie is het meest waardevol als de aardse cultuur niet is ‘vervuild’ met al te veel buitenaardse informatie. Een beperkte hoeveelheid buitenaardse informatie leidt juist tot een explosie aan ontwikkeling.

Een quasar. Het zwarte gat in het centrum zuigt een enorme draaikolk gas aan.

‘Kosmische oceaan ontdekt’

Laat een reactie achter / Ideeën en techniek, Universum, Wetenschap / Door / 23 juli 2011

Rond een verre quasar, de actieve kern van een jong melkwegstelsel, is een enorme hoeveelheid water ontdekt van honderdduizend zonsmassa’s. Deze hoeveelheid water stelt alle oceanen op aarde totaal in de schaduw. Zou zich hier leven hebben kunnen ontwikkelen? En zou er galactische panspermie zijn geweest?

Quasars: onvoorstelbare energiebronnen

Een quasar. Het zwarte gat in het centrum zuigt een enorme draaikolk gas aan.
Een quasar. Het zwarte gat in het centrum zuigt een enorme draaikolk gas aan.

Op het moment dat het licht de quasar verliet, twaalf miljard jaar geleden, was het heelal ongeveer anderhalf miljard jaar oud. Astronomen troffen zelden zo’n waterrijke omgeving rond een quasar aan. Een zoveelste demonstratie van de alomtegenwoordigheid van water in het universum, aldus astrofysicus Matt Bradford, als onderzoeksleider betrokken bij het onderzoek.

Een quasar is in feite een enorm groot zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel, dat volop materie opslokt. Deze materie valt in het zwarte gat, wordt daardoor extreem heet en zendt heel veel energie uit. Ook het zwarte gat in het midden van ons eigen sterrenstelsel was vermoedelijk miljarden jaren geleden een quasar. Deze quasar, met de poëtische naam APM 08279+5255 huisvest een zwart gat van twintig miljard zonsmassa’s. De quasar produceerde in zijn  eentje meer energie dan tienduizend grote stelsels ter grootte van onze eigen Melkweg anno nu doen.

Kosmische oceaan van water rond de quasar
Water komt veel voor in het universum, zij het niet zoveel als in deze quasar. Onze Melkweg bevat bijvoorbeeld een vierduizendste van de hoeveelheid water die in deze quasar is aangetroffen. Overigens is de waterdampwolk extreem ijl naar aardse maatstaven. Een kubieke kilometer van deze waterdampnevel zou ongeveer drie gram water bevatten. Het gas is ook koud – 53 graden onder nul. Dit is vijf maal heter en tien tot honderd keer dichter dan gebruikelijk in een melkwegstelsel van nu. In deze vorm zou geen enkel aards organisme het er lang uithouden.

Deze waterdamp is maar een van vele gassen die de quasar omringen en tonen aan dat de quasar het gas in r̦ntgenstraling en warmtestraling verhit. Door de interactie van de quasar en de gaswolk ontdekten de astronomen dat de omringende gaswolk enorm is. De quasar kan nog wel zes keer zo zwaar kan zijn geworden als op het moment dat het licht de quasar verliet. Of dat ook gebeurt is de vraag. Veel van het gas zal vermoedelijk condenseren in sterren of Рen nu wordt het heel interessant Рplaneten. Kosmische waterdruppels dus, zo groot als de aarde.

Op waterrijke planeten die zich miljarden jaren geleden vormden, kan zich al vlak na het ontstaan van het heelal, vanaf 12 miljard jaar geleden, het eerste leven hebben gevormd.
Op waterrijke planeten die zich miljarden jaren geleden vormden, kan zich al vlak na het ontstaan van het heelal, vanaf 12 miljard jaar geleden, het eerste leven hebben gevormd.

Was deze kosmische oceaan de kraamkamer van het leven?
Water bestaat uit de atoomsoorten (elementen) waterstof en zuurstof. Vlak na de Big Bang bestond er alleen waterstof en helium. Die zuurstof in het water moet dus geproduceerd zijn door de allereerste exploderende sterren. Deze sterren vormen vlak voor de supernova behalve zuurstof, ook andere elementen die het leven nodig heeft, zoals de zeer belangrijke koolstof en stikstof.

Het moet daar een enorme heksenketel geweest zijn, waarin zich allerlei chemische verbindingen zoals aminozuren en nucleïnezuren, de bouwstenen van het leven, vormden. De quasar gaf een enorme hoeveelheid energie. Voldoende voor ingewikkelde chemische reacties. Uit de veel ijlere wolken in de Melkweg vormen zich al sterren, laat staan in een zeer dichte wolk als deze. Het is haast onvermijdelijk dat zich in een dergelijke enorme omgeving leven heeft gevormd.

Galactische panspermie: aards leven als laatkomer
Als we aannemen dat ook de Melkweg in haar jeugd zo waterrijk was, moet het eerste leven zich vele miljarden jaren eerder hebben gevormd. Zou het leven op aarde zijn ingezaaid vanuit het centrum van de Melkweg, via ijssplinters die miljarden jaren lang door de Melkweg reisden? of misschien van het ene melkwegstelsel naar dat van ons? En zouden er buitenaardse beschavingen bestaan, ontstaan in dit verre verleden, die nu miljarden jaren oud zijn?

Twaalf miljard jaar is heel lang. Het leven ontstond extreem snel op aarde. We zijn per slot van rekening kosmische laatkomers. En de primitiefste soorten bacteriën en archeeën zijn vaak zeer resistent tegen kosmische straling. Een fascinerende gedachte.

Bronnen
1. Astronomers Discover Largest and Most Distant Reservoir of Water Yet, ScienceDaily.com (2011)
2. DISCOVERY OF WATER VAPOR IN THE HIGH-REDSHIFT QUASAR APM 08279+5255 AT Z=3.91, preprint op ArXiv (2011)