oorsprong zonnestelsel

Zijn we alleen in het heelal?

Kosmoloog Gribbin: aarde enige planeet met leven

43 reacties / Analyses, Universum, Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 20 april 2012

De meeste exobiologen geloven dat de aarde niet de enige planeet is met leven. Kosmoloog John Gribbin schreef het boek ‘Alone in the Universe: Why our planet is unique’, waarin hij goede argumenten geeft dat alleen de aarde leven kan herbergen. Zijn we werkelijk alleen? 

Zijn we alleen in het heelal?
Naar schatting zijn er alleen al in de Melkweg tientallen miljoenen aardachtige exoplaneten. De Melkweg is slecht één van de biljoenen sterrenstelsels in het heelal. Hoe groot is de kans dat zich, behalve dan op de aarde zelf, op geen enkele andere exoplaneet leven heeft ontwikkeld? Niet erg groot,denken de meeste exobiologen. Vandaar dat de hoop op buitenaards leven steeds groter wordt met de ontdekking van elke nieuwe exoplaneet. Zouden er vele lichtjaren ver weg buitenaardse intelligenties de aarde in het vizier hebben?

Zijn we alleen in het heelal?
Zijn we alleen in het heelal?

De aarde: een opmerkelijk kosmisch toeval
In zijn boek Alone in the Universe laat John Gribbin weinig heel van dit geloof. In elk hoofdstuk laat hij zien dat de aarde in veel opzichten een unieke planeet is,die om een uitzonderlijke ster draait in een verre van standaard sterrenstelsel. Ons zonnestelsel, bijvoorbeeld, vormde zich precies op de goede plaats en op de goede tijd. Er waren genoeg zware elementen, zoals zuurstof, ijzer en stikstof, om leven mogelijk te maken en de materialen,zoals metalen, te vormen  voor een technisch geavanceerde beschaving. Deze worden gevormd tijdens zware sterexplosies (supernova’s). Tegelijkertijd werken deze supernova’s vernietigend op  leven tot op vele lichtjaren afstand. Bij supernova’s komt namelijk vernietigende straling vrij. Ook het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel is een voortdurende bron van gevaarlijke straling.

Zonnestelsel opmerkelijk geordend
Het zonnestelsel bestaat uit planeten met opmerkelijk stabiele omloopbanen. De aarde heeft een vrijwel cirkelvormige omloopbaan, wat weinig voorkomt, en bevindt zich precies op de juiste plaats van de zon om vloeibaar water mogelijk te maken. Dit terwijl vernietigende asteroïden opgesloten zitten in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter of in de verre Kuipergordel. De gasreus Jupiter slingerde gevaarlijke projectielen uit het zonnestelsel. Gribbin noemt ook de zeldzame grote maan van de aarde, maar reeds is aangetoond dat ook een planeet zonder maan in principe een stabiele rotatie kan vertonen,zij het minder stabiel dan de aarde.
Van buitenaardse planetenstelsels weten we dat dit doorgaans heel anders ligt: denk aan hete Jupiters vlak bij de centrale ster die omloopbanen destabiliseren, omloopbanen die niet in één vlak liggen en dubbelsterren. Ook moeten er tegelijkertijd voldoende botsingen zijn om de aarde te voorzien van water en stikstof.

‘Laten we zuinig zijn op deze planeet’
 De conclusie van Gribbin is onverbiddelijk. Waarschijnlijk zijn we alleen tussen de sterren. Weliswaar kunnen we met onze telescopen aardachtige planeten ontdekken waarvan een doodenkele keer eentje precies in de bewoonbare zone van een ster ligt, maar deze planeten zullen onvermijdelijk in niets op de aarde lijken. Laten we daarom zeer zuinig zijn op deze planeet, aldus Gribbin. De kans dat we een tweede aarde vinden is namelijk ongeveer nul.

Boekbespreking van
John Gribbin, Alone in the Universe, ISBN 978-1-118-14797-9, Wiley (2011)  (Engels)

Een stukje koolstofmeteoriet. Naar blijkt, hebben alle koolstofmeteorieten een gemeenschappelijke oorsprong (of vormingsproces).

‘Bouwstenen eerste leven afkomstig van asteroïden’

8 reacties / Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 11 juni 2011

Koolstofrijke micrometeorieten en meteorietfragmenten tonen de nodige overeenkomsten, maar ook enkele verschillen. Voor die verschillen is er nu eindelijk een goede verklaring. De aanwijzingen dat het eerste leven is ontstaan in asteroïden, of na de inslag van organische asteroïden, worden steeds sterker…

Waarom zijn koolstofmeteorieten zo verschillend?
Meteorieten hebben een sterk verschillende samenstelling. Er zijn meteorieten die voornamelijk uit steen bestaan, uit metaal, uit een mengsel van diverse materialen of uit koolstofrijke, ‘organische’ materialen. Die laatste groep is heel interessant. Ze bevatten namelijk aminozuren en andere bouwstenen, die noodzakelijk zijn voor het ontstaan van leven. Veel onderzoekers denken dat organische meteorieten het resultaat zijn van het samenkoeken van kleine stofdeeltjes in de grote gaswolk waaruit zich het zonnestelsel vormde. Deze theorie verklaart alleen niet, waarom er zo grote verschillen zijn tussen de diverse koolstofmeteorieten. Deze zouden identiek moeten zijn als ze alle op dezelfde wijze uit stofjes waren ontstaan.

Een stukje koolstofmeteoriet. Naar blijkt, hebben alle koolstofmeteorieten een gemeenschappelijke oorsprong (of vormingsproces).
Een stukje koolstofmeteoriet. Naar blijkt, hebben alle koolstofmeteorieten een gemeenschappelijke oorsprong (of vormingsproces).

Uiteengespatte koolstofrijke protoplaneet
Veel astronomen denken daarom dat de koolstofmeteorieten het restant zijn van een botsing van een koolstofrijke asteroïde met een ander projectiel, dat de fragiele protoplaneet in vele scherven uiteen deed spatten. Net als op aarde bestaan hemellichamen van een bepaalde minimale grootte uit verschillende lagen. Ze vertonen ook geologische activiteit, denk aan de vulkanen op Mars of Io en de spectaculaire gasgeisers op kometen. Wat als een koolstofrijke protoplaneet, mogelijk rijk aan primitief eencellig leven, in koolstofmeteorieten uiteen is gespat? (Dit is overigens wat een verguisde NASA-wetenschapper denkt). Vervolgens kunnen deze koolstofrijke fragmenten op aarde zijn neergekomen en zo een omgeving hebben geboden waarin zich leven zou kunnen ontwikkelen. Als dat al niet eerder in de asteroïde of protoplaneet zelf gebeurde.

Bewijs: verschillen in meteorieten verklaarbaar door hydrothermische processen
Als alle koolstofmeteorieten inderdaad een gemeenschappelijke oorsprong hebben, moeten alle eventuele verschillen verklaard kunnen worden uit processen die op dat hemellichaam plaatsvinden voor het uit elkaar spatte.En dit is precies wat een team onderzoekers, geleid door Christopher Herd van de University of Alberta, Canada, inclusief Carnegie University’s Conel Alexander, Larry Nittler, Frank Gyngard, George Cody, Marilyn Fogel en Yoko Kebukawa — vier meteorietfragmenten uit een stenenregen, ontstaan uit het in stukken breken van een meteoroïde. De stenenregen kwam neer op het toen bevroren Tagish Lake in Noord-Canada in januari 2000. Sindsdien zijn de meteorietfragmenten altijd bevroren geweest.

De fragmenten bleken sterk te verschillen in de mate van hydrothermische beïnvloeding. Aanleiding de monmsters grondig te onderzoeken. Opmerkelijk genoeg bleek het materiaal zo variabel dat de eigenschappen overeenkwamen met die van alle bekende koolstofchondrieten. Ook blijken de eigenschappen te correleren met tekenen van hydrothermische beïnvloeding. Met andere woorden: deze ontdekking verklaart de verschillen tussen koolstofmeteorieten en toont tegelijkertijd aan dat ze van hetzelfde uitgangsmateriaal afkomstig zijn. Een spectaculaire ontdekking.

De meteorieten bevatten een hoge concentratie organische zuren (monocarboxylzuren), die essentieel zijn voor biochemie. De reden: doordat ze zo vers waren en onder nul bleven, waren deze zuren nauwelijks verdampt, veronderstellen de onderzoekers. De variatie in soorten MCA’s hield direct verband met de processen waaraan de oudermeteorieten waren blootgesteld.

Het team trof ook aminozuren aan – de bouwstenen voor eiwitten. Verdeling en hoeveelheid aminozuren zijn consistent met een buitenaardse oorsprong. Ook de aminozuurgehaltes waren beïnvloed door de meteorieten.

Bronnen
Meteorite Holds Clues to Organic Chemistry of Early Earth, ScienceDaily
Origin and Evolution of Prebiotic Organic Matter As Inferred from the Tagish Lake Meteorite. Science, 2011

De aardappelvormige planetoïde Eros. Wat liet stofjes uitgroeien tot planetoïden? De zwaartekracht is daarvoor te zwak.

Voorouderster zaaide planetenzaden

Laat een reactie achter / Universum, Zonnestelsel / Door / 15 december 2010

Er is op dit moment nog geen enkele theorie die echt overtuigend verklaart waar de eerste planeten vandaan komen en hoe een stofwolk zich verdichtte. Het probleem dat keer op keer optreedt is de noodzakelijkheid van de aanwezigheid van condensatiekernen. Voor bijvoorbeeld regendruppels is hier niet veel voor nodig, elektromagnetische krachten (die verantwoordelijk zijn voor condensatie van water) zijn sterk.

De aardappelvormige planetoïde Eros. Wat liet stofjes uitgroeien tot planetoïden? De zwaartekracht is daarvoor te zwak.
De aardappelvormige planetoïde Eros. Wat liet stofjes uitgroeien tot planetoïden? De zwaartekracht is daarvoor te zwak.

Zwaartekrachts-condensatiekernen
Zwaartekracht is veel en veel zwakker, daarom moeten zwaartekrachtcondensatiekernen veel groter zijn: bij de temperaturen in een interstellaire stofwolk ongeveer zo groot als een grote planetoïde of kleine maan. Volgens de huidige theorieën zou condensatie beginnen bij zeer kleine stofjes. De meeste stofdeeltjes in interstellaire stofnevels zijn ongeveer zo groot als de golflengte van infraroodstraling: enkele micrometers  (duizendste millimeter). Volgens de theorie zouden eerst door elektromagnetische aantrekking, daarna door zwaartekrachtswerking de stofjes elkaar aantrekken.

De ‘missing link’ tussen stofjes en planetoïden ontbreekt
Het probleem met deze theorie: de zwaartekracht is voor kleine objecten veel te zwak. Zo is de zwaartekracht die twee menselijke lichamen op een meter afstand van elkaar uitoefenen ongeveer zo groot als het gewicht van een grote bacterie. Toch weten we uit de vervalsnelheid van radioactieve elementen zoals uranium en thorium dat de voorouderster van de zon niet al te lang geleden moet zijn ontploft en de stofwolk heeft geproduceerd. Iets moet er voor hebben gezorgd dat het proces van samensmelting veel sneller is gaan verlopen, dus de wolk hebben ingezaaid met grote zwaartekrachtskernen.

Een uitgebrande ster op het punt van ontploffen. In de buitenste schil wordt nog waterstof samengesmolten (gefuseerd) tot helium. Daarbinnen volgen helium, koolstof, neon, zuurstof, silicium en ijzer. Fusie van ijzer kost energie, dus stort de ster in elkaar, als gevolg stijgt de temperatuur weer enorm en ontstaat een verwoestende supernova.
Een uitgebrande ster op het punt van ontploffen. In de buitenste schil wordt nog waterstof samengesmolten (gefuseerd) tot helium. Daarbinnen volgen helium, koolstof, neon, zuurstof, silicium en ijzer. Fusie van ijzer kost energie, dus stort de ster in elkaar, als gevolg stijgt de temperatuur weer enorm en ontstaat een verwoestende supernova.

Het familieverhaal van de zon
Wellicht dat we hiervoor verder terug in de tijd moeten, om precies te zijn bij de ontploffing van de voorouder van de zon, een enorme zuurstofrijke O-ster. In vaktermen was dat een type IIa supernova. Als sterren van die grootte de geest geven, zijn ze opgebouwd uit concentrische schillen fusieproducten. Uit nieuwe computersimulaties en ook uit waarnemingen aan supernova 1987A blijkt dat de explosie van supernova’s een zeer chaotisch proces is.

Van de mooie concentrische schillen hiernaast blijft dan weinig over. Brokken schil, bijvoorbeeld de nikkel-ijzer kern en silicium-zuurstof in het midden, worden dan ver weg geslingerd.

Voorouder zon zaaide planetenzaden

Misschien verklaart dit waarom de aarde en Mercurius zo’n grote nikkel-ijzer kern hebben. Domweg een groot stuk ontplofte ster dat in de loop van miljoenen jaren andere brokstukken ster opgeslokt heeft. In sommige meteorieten is gesteente afkomstig van andere supernova’s aangetroffen.

Een ander groot raadsel wordt ook zo opgelost. Dit is waarschijnlijk de reden waarom de producten van het zogenaamde r-proces, een proces waarbij atoomkernen steeds weer neutronen invangen tot de neutronlimiet, zeg maar in een natuurlijke kernreactor zitten, niet waargenomen is bij supernova 1987a. Het r-proces is nodig om te verklaren waarom atoomkernen op aarde doorgaans dicht bij de maximale neutronenlimiet zitten.

Uiteraard merk je niets van die producten als die niet in de vorm van gas, maar massieve brokken sterkern rondzwerven. Zaden als het ware die zich later zullen ontwikkelen tot nieuwe planeten en sterren. Een hypothese die we nog niet in print hebben gezien.