Astro-meteoroloog Pierrehumbert heeft al eerder bizarre exoplaneten bedacht waarop leven kan voorkomen. Zijn nieuwste vondst maakt leven mogelijk op een zware exo-aarde die even ver van de zon staat als Saturnus. Zijn recept: een dikke waterstofdeken.

Waterstof als broeikasgas

Onze aarde wordt warm gehouden door het broeikaseffect van onder meer kooldioxide. Kooldioxide en waterdamp, de voornaamste broeikasgassen op aarde, bevriezen bij de temperaturen die op bijvoorbeeld Saturnus heersen. Echter: ook waterstof kan werken als broeikasgas, als de atmosferische druk maar voldoende hoog is.

Raymond Pierrehumbert aan de Universiteit van Chicago en Eric Gaidos aan de Universiteit van Hawaï in Honolulu berekende het verwarmende effect van een waterstof-deken op Aarde-achtige planeten en super-aardes . Zij berekenden dat een waterstof-atmosfeer, tientallen keren dikker dan onze stikstof-zuurstof atmosfeer, een dergelijke planeet warm zou houden tot 15 maal de afstand van de aarde van de zon (dus 2,25 miljard kilometer). Ondanks de dikte van deze buitenaardse atmosfeer, berekenen Pierrehumbert en Gaidos dat voldoende zonlicht voor fotosynthese het oppervlak van de planeet zou bereiken.

Miljoenen extra bewoonbare exoplaneten?

“Het is een slim idee,” zegt James Kasting van Pennsylvania State University in University Park, “maar ik ben sceptisch over de vraag of deze planeten zich ooit kunnen vormen.” Hij betwijfelt dat een aarde-achtige planeet of super-Aarde voldoende waterstof aan kan trekken uit de wolk van gas rondom een jonge ster.

Kasting voegt hieraan toe dat planeten ver van hun ster zwakker en moeilijker te zien zullen worden dan planeten vlak bij hun ster, dus het vinden van deze verre werelden zal veel moeilijker zijn, net als het bestuderen van hun atmosfeer. Daar staat tegenover dat dit mechanisme het gebeid waarbinnen leven kan voorkomen enorm zou uitbreiden. Veel bekende exoplaneten zijn volgens de klassieke modellen te koud om leven te ondersteunen.

“Koude” exoplaneet toch bewoonbaar?

Pierrehumbert en Gaidos wijzen toch op een bekende planeet die past in hun scenario. De planeet OGLE-05-390Lb is ongeveer zes keer zo zwaar als de aarde. De planeet draait rond een rode dwerg – een kleine, koele, zwakke ster – op 2,6 maal afstand van de aarde van de zon. Een naakte planeet zo ver van een dergelijk zwakke ster zou een ijskoude wereld zijn.

Een ijsreus, de naam die astronomen gebruiken om een Uranus- of Neptunusachtige planeet te beschrijven. Maar met een dikke beschermende waterstofatmosfeer zou in potentie vloeibaar water voor kunnen komen aan het oppervlak, zeggen de onderzoekers in een studie die is verschenen in The Astrophysical Journal Letters. Waarmee het een levensvatbare exo-aarde zou zijn en geen ijskoude, onleefbare wereld zoals Uranus en Neptunus.

Echter: als een verweg gelegen planeet leven zou voortbrengen, kan het zijn eigen doodvonnis tekenen. Sommige typen microben leven door waterstof en kooldioxide te combineren tot water en methaan. Door het afbreken van deze broeikasgassen zouden de microben de planeet veranderen in een levenloze ijsbal. Aan de andere kant: waarschijnlijk komt er op een dergelijke waterstofrijke planeet helemaal geen kooldioxide voor, maar net zoals op Jupiter en Saturnus alleen methaan. En laat methaan nou net ook een zeer effectief broeikasgas zijn…

Bron

[1]Pierrehumbert, R. en Gaidos, E., “Hydrogen Greenhouse Planets Beyond the Habitable Zone”, The Astrophysical Journal, vol. 734, no. 1, Art. no. L13, IOP, 2011. doi:10.1088/2041-8205/734/1/L13.

In verband met de waarschijnlijke ontdekking van leven op een hyceaanse exoplaneet in april 2025, herpubliceren we dit wat oudere artikel, waarin het bestaan van leefbare aardachtige planeten met een waterstofatmosfeer voor het eerst werd beschreven.