terraforming

Met een Dysonzwerm kan je een groot deel van de totale energie van een zon aftappen.

Holle aarde rond een witte dwerg mogelijk?

Een witte dwerg geeft heel fel licht, maar is maar heel klein, ongeveer zo groot als een aardachtige planeet, maar dan met de massa van een ster. Die kleine afmetingen maken een witte dwerg interessant voor een megalomaan project: een holle reuzenaarde bouwen. Zou dit kunnen?

Dysonschil

Met een Dysonzwerm kan je een groot deel van de totale energie van een zon aftappen.
Met een Dysonzwerm kan je een groot deel van de totale energie van een zon aftappen.

Een spectaculair idee om ons gebrek aan woonruimte in één klap op te lossen is het aanleggen van een zogeheten Dysonschil, een concept bedacht door de Britse fysicus Freeman Dyson. In het kort komt het er op neer om in plaats van het planetenstelsel dat we nu kennen, een holle bolvormige schil rond de zon aan te leggen. De bewoonbare oppervlakte zou hiermee extreem groot worden. Als de schil zich ter hoogte van de aarde zou bevinden, zou de bewoonbare oppervlakte meer dan 1,1 miljard maal die van de aarde zijn. Veel onderzoekers denken dat dit een logische stap is voor een Kardashev-II beschaving.

Zoals zich laat vermoeden is hier ook extreem veel materiaal voor nodig dat bovendien extreem sterk moet zijn om de enorme krachten op te vangen. Om even een idee te geven: als de hele aarde gebruikt zou worden om de Dysonschil mee aan te leggen, zou dit een laagje van ongeveer een millimeter dik opleveren. Reken daarbij nog het materiaal dat nodig is om een leefbare ecosfeer te scheppen. Dit is dus wat minder praktisch.

Maar wat als de Dysonschil veel kleiner zou zijn? Bij de zon is dat onhaalbaar: de zon zelf is al 1,4 miljoen kilometer in diameter. Echter: er zijn veel kleinere sterren die uitstekend geschikt zijn: witte dwergen.

Bewoonbare zone rond een witte dwerg

Kleine sterren van ongeveer een zonsmassa of minder storten op het eind van hun leven niet ineen tot een neutronenster of zwart gat, maar veranderen in een witte dwerg. Een witte dwerg bevat het grootste deel van de massa van de ster, maar dan samengeperst in een volume ter grootte van de aarde. Afhankelijk van hoe zwaar de voorgangerster van de witte dwerg was, bestaat de kern uit opeengepakt helium, een mengsel van koolstof en zuurstof of (zeer zeldzaam) een kern bestaande uit neon, zuurstof en magnesium. Dit laatste vereist dat de ster op tijd het grootste deel van zijn massa afstoot, zodat zich geen neutronenster vormt en is dus vrij zeldzaam.

De lichtste vorm heeft zich nog niet kunnen vormen – een rode dwerg blijft voor zeker honderd tot duizend miljard jaar in de hoofdreeks (hoewel er witte heliumdwergen bekend zijn waarvan een zware begeleider de buitenste gaslagen heeft gestript) . Dat is tientallen malen de ouderdom van het heelal. Vrijwel alle witte dwergen behoren dan ook tot de nuttigste categorie: witte dwergen met een koolstof-zuurstofkern.

Starlifting, het oogsten van een planetaire nevel en een echte ozonlaag

Witte dwergen van deze grootte hebben een bewoonbare zone op ongeveer een miljoen kilometer afstand. Dit maakt de benodigde hoeveelheid materiaal veel kleiner, omdat de oppervlakte ‘slechts’ zevenduizend maar die van de aarde is. Geen punt, want om deze sterren bevindt zich een enorme planetaire nevel, tientallen procenten van de totale massa van de ster, die je zou kunnen oogsten. Vooral de koolstof hierin is uiteraard interessant, want hier kan je extreem sterke materialen als koolstofnanovezels van construeren en ook waterstof en stikstof, wellicht zelfs een spoor silicium en metalen vandaan halen. Een grotere bron van koolstof en ook zuurstof is de witte dwerg zelf. Je zou door middel van starlifters in een baan om de dwerg de ijle zuurstof-koolstofdampen rond de ster kunnen afzuigen. De zuurstofrijke atmosfeer binnen de Dysonschil vormt een ozonlaag die het leven op de oppervlakte van de Dysonschil beschermt tegen de sterke UV-straling van de dwerg. Het is even doorpakken, maar dan heb je ook je super-holle aarde. Wel moet je bij het ontwerp rekening houden met de koeling.

Stabiele omloopbaan

De krachten die op deze Dysonschil komen te staan zijn, vergis je niet, echt immens groot. Een massieve schil,  waar Dyson aan dacht, is dus met de huidige technologie en met de vormen van materie die we nu kennen, niet mogelijk. Wel zou je kunnen denken aan een actieve schil, bestaande uit zwevende delen en een gasdicht membraan dat het gas opgesloten houdt of wellicht aan elektromagnetische opsluiting. De schil zal vermoedelijk ook de vorm van een torus of afgeplatte schijf kunnen krijgen. Door de schijf loodrecht op de rotatierichting te laten wentelen, zou je in principe het systeem stabiel moeten kunnen houden. Het hele systeem zou onzichtbaar zijn, maar warmtestraling van ongeveer een graad of twintig à dertig uitstralen. Er is dus een goede reden om objecten met ongeveer deze temperatuur, bruine dwergen, dit ding hier bijvoorbeeld, heel goed in de gaten te houden. Want wie weet zijn buitenaardse wezens ons al voor geweest…

Holle aarde rond een witte dwerg mogelijk? Meer lezen »

Artist impression van een oceaanplaneet door Luciano Mendez. Bron. Wikimedia Commons

Oceaanwereld gastvrij voor de mens?

Wij bewonen een planeet waarvan meer dan tweederde van de oppervlakte uit water bestaat. Wat dat betreft hebben we geluk. Was er veel minder water geweest, zoals op Mars, dan hadden zich hooguit bacteriën en andere eenvoudige levensvormen gevormd. Het omgekeerde is ook mogelijk. Stel, de aarde is een oceaanwereld. Hoe had de aarde er uitgezien als er veel meer water aanwezig was geweest dan nu?

Oceaanwerelden waarschijnlijk
Het antwoord: als een oceaanplaneet, waarbij geen land aanwezig is. Dit is waarschijnlijk meer de regel dan de uitzondering bij planeten rond dwergsterren. De manen van Jupiter en Saturnus bestaan voor een groot deel uit waterijs. Als een maan zoals de Jupitermaan Ganymedes, maar dan met de grootte van de aarde, in de bewoonbare zone terecht was gekomen, was het een oceaanwereld geweest. Leven zal moeite hebben te ontstaan op diepe oceaanwerelden – wat dat betreft zijn rotsspleten of een ander milieu waarin zich afgesloten compartimenten vormen geschikter. Als het leven zich er eenmaal heeft gevestigd, verandert de zaak en kan zich een uitgebreid ecosysteem ontwikkelen. Dit zal variëren van eencelligen tot rovers, kwalachtige dieren en walvisachtige planktoneters. Dit is per slot van rekening op aarde ook meerdere keren gebeurd – denk aan de walvishaai.

Geen technisch geavanceerde buitenaardse beschavingen
Het is vrij onwaarschijnlijk dat zich op oceaanplaneten technisch geavanceerd intelligent leven ontwikkelt. Er zijn geen metalen en vuur, wat nodig is om betekenisvolle techniek te ontwikkelen. Het is goed mogelijk dat er intelligente, geavanceerde soorten op een oceaanplaneet voorkomen. Octopussen en walvisachtigen behoren tot de intelligentste diersoorten. Wel zullen ze de hulp van een buitenwereldse levensvorm, de mens bijvoorbeeld, nodig hebben om te ontsnappen – of welke technologische vooruitgang boven steentijdniveau dan ook te maken.

Voor menselijke bewoning zijn oceaanwerelden verder prima geschikt, althans: als zich geen gifstoffen in het water of de atmosfeer bevinden. Deze planeten beschikken waarschijnlijk over een zuurstofatmosfeer – de waterstof is ontsnapt. Een te hoog zuurstofgehalte (partiële zuurstofdampdruk groter dan 2,5 maal die van de aarde) is dodelijk.

Is de gasdruk veel hoger dan op aarde, dan kunnen zich grote, gevleugelde organismen vormen. Wellicht zelfs wolken van zwevende micro-organismen zoals algen.

Water Worlds & Ocean Planets

Hoe zou de mens zich op oceaanwerelden kunnen vestigen?
Op aarde bestaan er enkele volkeren die vrijwel hun gehele leven op zee doorbrengen. Wel wonen deze in paalwoningen, wat op een oceaanplaneet, met vele kilometers diepe zeeën onpraktisch is. Menselijke kolonisten zullen dus hun habitat moeten laten drijven.  Grondstoffen kunnen in theorie van de zeebodem worden gehaald, als deze niet dieper is dan enkele kilometers, zoals op aarde. Bij echt diepe oceanen van tientallen kilometers diepte, zoals die op extreme oceaanwerelden worden verondersteld, ontstaat op grote diepten een verpletterende druk. Water gaat dan over in ijs-VII. Dit zou dan de zeebodem vormen en het winnen van delfstoffen vrijwel onmogelijk maken. Ook zal het water erg voedselarm zijn. De enige opties zijn dan het gebruiken van in water opgeloste mineralen zoals carbonaten, plastics en vanuit elders in het planetenstelsel metalen en silicaten oogsten. Voor ons is dit totaal onpraktisch, maar vergeet niet dat een beschaving die in staat is naar een exoplaneet te reizen, er weinig moeite meer mee zal hebben. Waarschijnlijk is de mensheid er al in geslaagd de planetoïdengordel en de Trojanen van Jupiter te oogsten tegen de tijd dat de eerste interstellaire kolonisatie start.

Artist impression van een oceaanplaneet door Luciano Mendez. Bron. Wikimedia Commons
Artist impression van een oceaanplaneet door Luciano Mendez. Bron. Wikimedia Commons

Oceaanwereld gastvrij voor de mens? Meer lezen »

Zo zal de wereldkaart van Mars er vermoedelijk uitzien.

Mars over honderd jaar

Hoe zou de kaart van Mars er uit zien over honderd jaar, als terraforming is begonnen? Zullen we op een dag kunnen zeilen over de Utopia Planitia-oceaan? En krijgen we het ooit van de grond? Steeds meer mensen denken van wel.

Zo zal de wereldkaart van Mars er vermoedelijk uitzien.
Zo zal de wereldkaart van Mars er vermoedelijk uitzien.

Mars zal als de terraforming doorgaat, in de toekomst een grote oceaan in het uiterste noorden kennen. De rest van de planeet is droog, met twee binnenzeeën. Hellas Planitia, de meest rechtse binnenzee op deze Marskaart, is het overblijfsel van een grote krater en op dit moment de warmste plek van Mars. Het toekomstige toeristische vakantieparadijs van de (nu nog) Rode Planeet?

Bron (13 MB)

Lees ook: Mars als volgende bestemming van de mensheid

Mars over honderd jaar Meer lezen »